JP2002033466A - Solid state image pickup and its fabricating method - Google Patents
Solid state image pickup and its fabricating methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、微小なマイクロレ
ンズが設けられた固体撮像素子に関するものであり、特
に、マイクロレンズの実効的な開口率を上げて感度を向
上させ、スミアを低減させた高精細な固体撮像素子及び
その製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device provided with microscopic microlenses, and more particularly, to an improvement in sensitivity by increasing the effective aperture ratio of microlenses and a reduction in smear. The present invention relates to a high-definition solid-state imaging device and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＣＣＤなど固体撮像素子上の受光素子が
光電変換に寄与する領域（開口部）は、固体撮像素子の
サイズや画素数に依存するが、その全面積に対し２０〜
４０％程度に限られてしまう。開口部が小さいことは、
そのまま感度低下につながるので、これを補うため受光
素子上に集光用のマイクロレンズを形成することが一般
的である。しかしながら、近時、２００万画素を超える
高精細な固体撮像素子がつよく要求されるようになり、
この高精細な固体撮像素子に付随するマイクロレンズの
開口率低下（すなわち感度低下）、及びスミアなどのノ
イズ増加が大きな問題となってきている。2. Description of the Related Art An area (opening) in which a light receiving element on a solid-state image sensor such as a CCD contributes to photoelectric conversion depends on the size and the number of pixels of the solid-state image sensor, but is 20 to 20 to the entire area.
It is limited to about 40%. The small opening is
Since this directly leads to a decrease in sensitivity, it is common to form a condensing microlens on the light receiving element to compensate for this. However, recently, high-resolution solid-state imaging devices exceeding 2 million pixels have been increasingly required,
The reduction of the aperture ratio (that is, the reduction of sensitivity) of the microlenses associated with the high-definition solid-state imaging device and the increase of noise such as smear have become serious problems.
【０００３】このようなマイクロレンズの形成技術に関
する公知の技術としては、例えば、特開昭６０−５３０
７３号公報に比較的詳細に示されている。この特開昭６
０−５３０７３号公報には、レンズを丸く半球状に形成
する技術として熱による樹脂の熱流動性（熱フロー）を
用いた技術、また、いくつかのエッチング方法によりレ
ンズを加工する技術も詳細に開示されている。加えて、
レンズ表面の光散乱による集光性能のロスの改善策とし
て、レンズ表面にポリグリシジルメタクリレート（ＰＧ
ＭＡ）などの有機膜や、ＯＣＤ（東京応化工業（株）製
のＳｉＯ2 系被膜形成用塗布液）の無機膜を形成する技
術なども開示されている。また、マイクロレンズ上にレ
ンズ材料と屈折率に差のある薄膜を積層し、光を有効に
集光させる技術は、特開昭６０−５３０７３号公報、特
開平５−４８０５７号公報などに既に示されている。[0003] As a known technique relating to such a microlens forming technique, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 60-530 discloses
No. 73 discloses this in relatively detail. This JP
Japanese Patent Publication No. 0-53073 discloses in detail a technique using heat fluidity (heat flow) of a resin by heat as a technique for forming a lens into a round and hemispherical shape, and a technique for processing a lens by several etching methods. It has been disclosed. in addition,
As a measure to improve the loss of light collection performance due to light scattering on the lens surface, polyglycidyl methacrylate (PG
A technique for forming an organic film such as MA) or an inorganic film of OCD (a coating solution for forming a SiO 2 -based film manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is also disclosed. Further, a technique of laminating a thin film having a difference in refractive index from a lens material on a microlens and effectively condensing light has already been disclosed in JP-A-60-53073 and JP-A-5-48057. Have been.
【０００４】一般に、マイクロレンズは、感光性樹脂を
用いてのフォトリソグラフィー技術と熱フロー技術を併
用し形成しているので、これらの技術からくる制約で、
マイクロレンズの隣接する辺方向のレンズ間ギャップ
は、１μｍからせいぜい０．４μｍである。ところが高
精細な固体撮像素子においては、５μｍ以下のマイクロ
レンズの配列ピッチ、及び０．３μｍ以下のレンズ間ギ
ャップ（以下、狭ギャップ）となる。Generally, a microlens is formed by using both a photolithography technique using a photosensitive resin and a heat flow technique.
The gap between adjacent microlenses in the side direction is 1 μm to 0.4 μm at most. However, in a high-definition solid-state imaging device, an arrangement pitch of microlenses of 5 μm or less and a gap between lenses (hereinafter, narrow gap) of 0.3 μm or less are required.
【０００５】上記技術を用いてレンズ間ギャップを０．
３μｍ以下に形成すると、隣接するマイクロレンズは各
々の辺部でくっつき、ムラ不良となることが多く量産性
のある技術とはならない。こうした従来技術からくる制
約は、高精細な固体撮像素子におけるマイクロレンズの
開口率低下、換言すると固体撮像素子の感度低下、及び
スミアなどのノイズ増加につながる問題となっていた。[0005] By using the above technique, the gap between lenses is reduced to 0.
If it is formed to 3 μm or less, adjacent microlenses are stuck at each side, resulting in unevenness in many cases, which is not a mass-productive technology. Such a limitation caused by the conventional technology has caused a problem that the aperture ratio of the microlens in the high-definition solid-state imaging device decreases, in other words, the sensitivity of the solid-state imaging device decreases, and noise such as smear increases.
【０００６】このようなマイクロレンズの辺部でのくっ
つきを避けるための安定した生産技術として、或いは、
高開口率を有するマイクロレンズの形成技術として、上
記特開昭６０−５３０７３号公報や、特開平６−１１２
４５９号公報、特開平９−４５８８４号公報などにはエ
ッチングを利用した、所謂“溝方式”と呼ばれる技術が
開示されているが、これらの技術はレンズ間の凹部（１
μｍ程度のギャップ部）を活用する対応技術であり、凹
部を小さくする技術ではないので、レンズ間ギャップを
０．３μｍ以下にするといった狭ギャップ対応のもので
はない。[0006] As a stable production technique for avoiding such sticking at the side of the microlens, or
As a technique for forming a microlens having a high aperture ratio, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-53073 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 459 and Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9-45884 disclose so-called "groove methods" utilizing etching.
This is a technology that utilizes a gap portion of about μm, and is not a technology for reducing the size of the concave portion. Therefore, it is not a technology for a narrow gap such as reducing the gap between lenses to 0.3 μm or less.
【０００７】すなわち、マイクロレンズを母型として、
ドライエッチングなどによりエッチングしていくため、
レンズ形状がなだらかで同時に凹部も丸く広がる傾向に
加工されてしまう。これは等方性エッチング、異方性エ
ツチングいずれにおいても基本的にはこの傾向であり狭
ギャップ対応のものではない。That is, using a microlens as a matrix,
To etch by dry etching etc.
The lens shape is smooth, and at the same time, the concave portion tends to be rounded. This is basically the case for both isotropic etching and anisotropic etching, and it is not for narrow gaps.
【０００８】また、マイクロレンズ上に等方的に無機膜
や樹脂膜を堆積形成して狭ギャップを達成しようとする
技術は、例えば、尿素樹脂を蒸着機を用いて合成蒸着す
る方法や、特開平５−４８０５７号公報開示されている
ようにＥＣＲプラズマＣＶＤを用いて堆積する方法など
がある。しかし、これら技術は、高価な真空装置やＣＶ
Ｄ装置を使用する必要があり、簡便な方式といえず大幅
なコストアップとなる方法である。[0008] Further, a technique for isotropically depositing and forming an inorganic film or a resin film on a microlens to achieve a narrow gap includes, for example, a method of synthesizing a urea resin using a vapor deposition machine, and a method of specially depositing. As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-48057, there is a method of depositing using ECR plasma CVD. However, these techniques require expensive vacuum equipment and CV
This method requires the use of a D device, and is not a simple method, but a significant increase in cost.
【０００９】固体撮像素子上のマイクロレンズは、光電
変換素子である受光部の領域（開口部）が小さいため
に、この受光部に光を集光させ 感度低下を補う目的で
形成されるのであるが、マイクロレンズのレンズ間ギャ
ップに入射する光の散乱光や、集光効率の良くないマイ
クロレンズの裾部に入射する斜め光が、スミアなどのノ
イスを増加させ、結果として入力画像の画質低下をもた
らす。Since the microlens on the solid-state image pickup device has a small area (opening) of the light receiving portion, which is a photoelectric conversion element, it is formed for the purpose of condensing light on this light receiving portion and compensating for a decrease in sensitivity. However, the scattered light that enters the gap between the microlenses and the oblique light that enters the skirt of the microlens, which has poor light-collecting efficiency, increase noise such as smear, and as a result, the image quality of the input image decreases. Bring.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精細な固
体撮像素子において、光電変換に寄与する領域（開口
部）を補う集光用のマイクロレンズのレンズ間ギャップ
が０．３μｍ以下のレンズ間ギャップ（狭ギャップ）で
あるマイクロレンズを備えた、すなわち、高精細な固体
撮像素子であっても固体撮像素子に感度低下をもたらさ
ず、また、マイクロレンズのレンズ間ギャップに入射す
る光の散乱光や、集光効率の良くないマイクロレンズの
裾部に入射する斜め光がスミアなどのノイズ増加をさせ
ない固体撮像素子を提供することを課題とするものであ
る。また、本発明は、上記レンズ間ギャップが０．３μ
ｍ以下のレンズ間ギャップ（挟ギャップ）であるマイク
ロレンズを備えた、すなわち、高精細な固体撮像素子で
あっても固体撮像素子に感度低下をもたらさず、また、
マイクロレンズのレンズ間ギャップに入射する光の散乱
光や、集光効率の良くないマイクロレンズの裾部に入射
する斜め光がスミアなどのノイズ増加をさせない固体撮
像素子の製造方法を提供することを課題とするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a high-definition solid-state image pickup device, in which a gap between lenses of a condensing microlens for compensating a region (opening) contributing to photoelectric conversion is 0.3 μm or less. A microlens having an inter-gap (narrow gap), that is, even if the solid-state imaging device has high definition, does not cause a decrease in sensitivity of the solid-state imaging device, and scattering of light incident on the gap between the lenses of the microlens. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device in which light or oblique light incident on a skirt of a microlens having poor light-collecting efficiency does not increase noise such as smear. Further, according to the present invention, the gap between the lenses is 0.3 μm.
m, a microlens having an inter-lens gap (narrow gap) of less than m, that is, even if it is a high-definition solid-state imaging device, it does not lower the sensitivity of the solid-state imaging device.
Provided is a method of manufacturing a solid-state imaging device in which scattered light of light incident on a gap between lenses of a microlens and oblique light incident on a skirt portion of a microlens with poor light collection efficiency do not increase noise such as smear. It is an issue.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明における第一の発
明は、複数の光電変換素子と複数のマイクロレンズを備
えた固体撮像素子において、該マイクロレンズが樹脂レ
ンズの樹脂レンズ間ギャップに光吸収樹脂を選択的に配
設したマイクロレンズであることを特徴とする固体撮像
素子である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion elements and a plurality of microlenses, wherein the microlenses absorb light in a gap between the resin lenses of the resin lenses. A solid-state imaging device, which is a microlens in which a resin is selectively provided.
【００１２】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子において、前記樹脂レンズ間ギャップの位置のアン
ダ−コート層表面に凹部を設け、該凹部に配設した光吸
収樹脂の厚さが、樹脂レンズの裾部を覆うように配設し
た光吸収樹脂の厚さより厚いことを特徴とする固体撮像
素子である。The present invention also provides a solid-state imaging device according to the present invention, wherein a concave portion is provided on the surface of the undercoat layer at the position of the gap between the resin lenses, and the thickness of the light-absorbing resin provided in the concave portion is smaller than the resin. A solid-state imaging device characterized in that the thickness is larger than the thickness of the light absorbing resin disposed so as to cover the skirt of the lens.
【００１３】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子において、前記光吸収樹脂が、光電変換素子の受光
感度領域の光を吸収する着色剤にて光吸収性を付与した
光吸収樹脂であることを特徴とする固体撮像素子であ
る。Further, the present invention is the solid-state imaging device according to the present invention, wherein the light-absorbing resin is provided with a light-absorbing property by a colorant that absorbs light in a light-receiving sensitivity region of the photoelectric conversion element. This is a solid-state image sensor.
【００１４】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子において、前記光吸収樹脂の樹脂が、熱フロー性を
有する樹脂であることを特徴とする固体撮像素子であ
る。Further, the present invention provides the solid-state imaging device according to the above invention, wherein the resin of the light absorbing resin is a resin having a heat flow property.
【００１５】本発明における第二の発明は、複数の光電
変換素子上に複数のマイクロレンズを形成する固体撮像
素子の製造方法において、該マイクロレンズを形成する
際に、樹脂レンズの樹脂レンズ間ギャップに光吸収樹脂
を選択的に配設してマイクロレンズを形成することを特
徴とする固体撮像素子の製造方法である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of microlenses are formed on a plurality of photoelectric conversion elements. A micro-lens formed by selectively disposing a light-absorbing resin in the solid-state imaging device.
【００１６】また、本発明は、複数の光電変換素子上に
複数のマイクロレンズを形成する固体撮像素子の製造方
法において、該マイクロレンズを形成する際に、 １）樹脂レンズ上の全面に光吸収樹脂を塗布し、 ２）熱フローにより該樹脂レンズの樹脂レンズ間ギャッ
プに光吸収樹脂を選択的に配設し、 ３）該樹脂レンズ上に残留する光吸収樹脂を除去し、 マイクロレンズを形成することを特徴とする固体撮像素
子の製造方法である。Further, according to the present invention, in a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of microlenses are formed on a plurality of photoelectric conversion elements, when the microlenses are formed, 1) light absorption on the entire surface of the resin lens; A resin is applied; 2) a light absorbing resin is selectively disposed in a gap between the resin lenses of the resin lens by a heat flow; 3) a light absorbing resin remaining on the resin lens is removed to form a micro lens. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に本発明による固体撮像素子
を、その実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明
における第一の発明の固体撮像素子の一実施例を示す断
面図である。図１に示すように、固体撮像素子は、その
表面に光電変換素子（１９）、遮光層（１５）などが形
成された半導体基板（１４）上に、平坦化層（１７）、
カラーフィルタ（１８）、平坦化層（１６）、アンダー
コート層（１３）、樹脂レンズ（１１）、光吸収樹脂
（１２）が順次形成されたものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a solid-state imaging device according to the present invention will be described based on its embodiments. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the solid-state imaging device according to the first invention of the present invention. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device has a planarization layer (17) on a semiconductor substrate (14) on the surface of which a photoelectric conversion element (19), a light-shielding layer (15), and the like are formed.
A color filter (18), a planarizing layer (16), an undercoat layer (13), a resin lens (11), and a light absorbing resin (12) are sequentially formed.
【００１８】本発明による固体撮像素子は、アンダーコ
ート層（１３）表面の樹脂レンズ間ギャップの位置に凹
部（２３）が形成されており、この凹部（２３）に配設
された光吸収樹脂（１２）と、樹脂レンズ（１１）の裾
部を覆うように形成された光吸収樹脂（１２）によっ
て、レンズ間ギャップに入射する光の散乱光や、マイク
ロレンズの裾部に入射する斜め光をカットし入力画像の
画質を向上させるものである。また、予め、樹脂レンズ
間ギャップの位置に凹部（２３）を設けることにより、
例えば、０．６μｍ〜０．４μｍの樹脂レンズ間ギャッ
プ（Ｗ１）を０．３μｍ以下のレンズ間ギャップ（狭ギ
ャップ）（Ｗ２）とすることができるものとなる。In the solid-state imaging device according to the present invention, a concave portion (23) is formed at the surface of the undercoat layer (13) at the gap between the resin lenses, and the light absorbing resin (23) provided in the concave portion (23) is formed. 12) and the light absorbing resin (12) formed so as to cover the skirt of the resin lens (11), the scattered light of the light entering the gap between the lenses and the oblique light entering the skirt of the microlens. This is for cutting and improving the image quality of the input image. Further, by providing a concave portion (23) at the position of the gap between the resin lenses in advance,
For example, the gap (W1) between the resin lenses of 0.6 μm to 0.4 μm can be reduced to the gap (narrow gap) (W2) between the lenses of 0.3 μm or less.
【００１９】本発明においては、樹脂レンズは光吸収樹
脂積層前の裸のレンズを意味し、マイクロレンズは光吸
収樹脂積層後のレンズを意味する。また、レンズ間寸法
は、樹脂レンズの辺方向の樹脂レンズ間ギャップ（Ｗ
１）の寸法を指す。 また、マイクロレンズのレンズ
間ギャップ（Ｗ２）の寸法は以後、ギャップ寸法と略称
する。ギャップ寸法はマイクロレンズの曲面から凹部に
かけての変曲点の位置を目安として、その変曲点間の寸
法を指す。また、凹部の深さは、大まかにはマイクロレ
ンズの曲面から凹部にかけての変曲点から凹部の底まで
の深さ（Ｄ）を示すものである。また、樹脂凹部は、光
吸収樹脂を積層した凹部表面の、上記変曲点間の谷部
（２６）を指す。また、光吸収樹脂の膜厚は、マイクロ
レンズのような凹凸のある面での代表的膜厚として、例
えば、平坦なシリコン基板の上に形成した場合の平均の
膜厚を「平均膜厚」で表す。In the present invention, the resin lens means a bare lens before laminating the light absorbing resin, and the microlens means a lens after laminating the light absorbing resin. In addition, the distance between the lenses is determined by the gap between the resin lenses (W
Refers to the dimension of 1). In addition, the dimension of the inter-lens gap (W2) of the micro lens is hereinafter abbreviated as the gap dimension. The gap dimension refers to the dimension between the inflection points using the position of the inflection point from the curved surface of the microlens to the concave portion as a guide. The depth of the concave portion roughly indicates the depth (D) from the inflection point from the curved surface of the microlens to the concave portion to the bottom of the concave portion. The resin concave portion indicates a valley (26) between the inflection points on the surface of the concave portion where the light absorbing resin is laminated. The thickness of the light-absorbing resin is a typical thickness on an uneven surface such as a microlens. For example, the average thickness when formed on a flat silicon substrate is referred to as “average thickness”. Expressed by
【００２０】本発明における光吸収樹脂の膜厚は、樹脂
レンズ上では、０．０１〜０．０４μｍ、およそ０．０
２μｍ弱の極薄膜で形成できること、あるいは、光吸収
樹脂形成後、樹脂レンズ表面の極薄膜の光吸収樹脂をド
ライエッチングなどで除去することができることが重要
なポイントである。ゆえに、樹脂レンズ上では、実効的
に光吸収効果がほとんどなく、後述するように凹部に厚
く形成された光吸収樹脂が入射する斜め光を吸収し、そ
の効果が出てくるものである。The thickness of the light absorbing resin in the present invention is 0.01 to 0.04 μm on the resin lens,
It is important to be able to form a very thin film of less than 2 μm or to remove the light absorbing resin of the very thin film on the resin lens surface by dry etching after forming the light absorbing resin. Therefore, on the resin lens, the light absorbing effect is practically negligible, and the light absorbing resin formed thick in the concave portion absorbs the incident oblique light as described later, and the effect appears.
【００２１】図２は、図１における固体撮像素子の平面
図である。図３（ａ）は、図２におけるマイクロレンズ
（樹脂レンズ＋光吸収樹脂）（２１）の対角方向の凹部
（２４）をＡ−Ａ’断面で示す断面図であり、図３
（ｂ）は、辺方向の凹部（２５）をＢ−Ｂ’断面で示す
断面図である。本発明においては、樹脂レンズ間の凹部
の深さと、該樹脂レンズ上に積層する光吸収樹脂塗布液
の性状を調整できるため、マイクロレンズ（樹脂レンズ
＋光吸収樹脂）の対角方向の凹部の深さ（Ｄ１）や、辺
方向の凹部の深さ（Ｄ２）を実用レベルで任意に設定で
きる。また、対角方向の凹部の深さ（Ｄ１）と辺方向の
凹部の深さ（Ｄ２）の差を大きくも小さくも調整可能で
ある。これは、スミア量の調整やレンズ収差の調整があ
る程度可能であることを意味する。FIG. 2 is a plan view of the solid-state imaging device in FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a diagonal concave portion (24) of the microlens (resin lens + light absorbing resin) (21) in FIG.
(B) is sectional drawing which shows the recessed part (25) of a side direction by BB 'cross section. In the present invention, since the depth of the concave portion between the resin lenses and the properties of the light absorbing resin coating solution laminated on the resin lens can be adjusted, the diagonal concave portion of the microlens (resin lens + light absorbing resin) can be adjusted. The depth (D1) and the depth (D2) of the concave portion in the side direction can be arbitrarily set at a practical level. In addition, the difference between the depth (D1) of the recess in the diagonal direction and the depth (D2) of the recess in the side direction can be adjusted to be large or small. This means that the amount of smear and the lens aberration can be adjusted to some extent.
【００２２】また、光吸収樹脂に擬集性の強い樹脂を採
用すれば、レンズ形状を強調（より丸く形成）すること
も、あるいは、光吸収樹脂の屈折率を調整することよ
り、レンズ表面の光の反射をある程度調整できる。樹脂
レンズの屈折率と光吸収樹脂に用いる樹脂の屈折率を同
じにすれば、レンズ設計が簡単になる長所もある。本発
明は、真空成膜などの高価な手法や、フォトリソグラフ
ィーの複雑なプロセスを取らずに、光吸収樹脂をスピン
コートのような低コストで簡便な方法で形成できるメリ
ットがあるが、１μｍ以下のサブミクロン領域にて光吸
収樹脂を安定して再現するには十分な条件設定が不可欠
である。Further, if a resin having a strong gathering property is adopted as the light absorbing resin, the lens shape can be emphasized (made more round), or the refractive index of the light absorbing resin can be adjusted, so that the surface of the lens can be adjusted. The reflection of light can be adjusted to some extent. If the refractive index of the resin lens is the same as the refractive index of the resin used for the light absorbing resin, there is an advantage that the lens design is simplified. The present invention has an advantage that a light-absorbing resin can be formed by a low-cost and simple method such as spin coating without using an expensive method such as vacuum film formation or a complicated process of photolithography. In order to reproduce the light-absorbing resin stably in the submicron region, sufficient condition setting is indispensable.
【００２３】本発明に用いる樹脂レンズの材料、アンダ
ーコート層の材料などの樹脂材料は、可視領域の透明性
（可視域透過率）が高く、耐熱性、耐光性、耐熱サイク
ルなど実用的な信頼性があれば良く、特に限定されるも
のでない。樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラ
ミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、或いは、これら
の共重合物などが使用可能である。マイクロレンズ材料
には フェノール系の感光性樹脂が代表的に用いられる
が、低分子量のメラミンーエポキシ共重合物が用いられ
ることもある。The resin materials such as the resin lens material and the undercoat layer material used in the present invention have high transparency in the visible region (visible region transmittance) and have practical reliability such as heat resistance, light resistance and heat cycle. There is no particular limitation as long as it has the property. As the resin material, for example, acrylic resin,
An epoxy resin, a polyester resin, a urethane resin, a melamine resin, a urea resin, a phenol resin, or a copolymer thereof can be used. A phenolic photosensitive resin is typically used for the microlens material, but a low molecular weight melamine-epoxy copolymer is sometimes used.
【００２４】また、本発明は、光吸収樹脂を樹脂レンズ
上では極めて薄く形成し、逆に樹脂レンズの隣接する辺
方向の凹部には厚く形成して、光吸収性を持たせるとこ
ろに特徴がある。光吸収樹脂の塗布後の膜厚や凹部の埋
まり具合は、溶剤の極性や用いる樹脂の凝集力、チクソ
トロピー性、界面活性剤の有無や添加量、液温や基板温
度、下地の条件、コート条件などにより影響を受ける。
また、カーボンなど顔料の粒径、含有量、表面性状、吸
油量なども著しく影響する。Further, the present invention is characterized in that the light absorbing resin is formed extremely thin on the resin lens, and conversely, thickly formed in the concave portion in the side direction adjacent to the resin lens so as to have a light absorbing property. is there. The thickness of the light-absorbing resin after application and the degree of filling of the recesses are determined by the polarity of the solvent, the cohesive force of the resin used, the thixotropic property, the presence or absence and amount of the surfactant, the liquid temperature, the substrate temperature, the conditions of the base, and the coating conditions. Affected by such factors.
In addition, the particle size, content, surface properties, oil absorption and the like of pigments such as carbon also have a significant effect.
【００２５】本発明者らは、鋭意検討の結果、光吸収樹
脂の平均膜悍（硬膜後の平均膜厚）は、０．０３μｍ以
上０．３μｍ以下の薄い膜厚である必要があることを見
いだした。０．３μｍを超える膜厚では、光吸収樹脂を
積層した凹部表面の谷部（樹脂凹部）が埋まりすぎて高
開口率（狭ギャップ）が得られなくなり、また、０．０
３μｍ以下の平均薄膜では、樹脂の塗布液が希薄溶液系
のため不安定となり塗布時に均質な膜となりにくい。ま
た、樹脂レンズ間の凹部は、樹脂レンズの対角方向より
辺方向の凹部が埋まりやすいため、狭ギャップのコント
ロールのためには辺方向の凹部を見る必要がある。辺方
向の凹部の埋まり具合は、前述したように塗布液の性状
やコート条件で左右されるが、最大２０倍の埋まり具合
から最小で１．５倍の埋まり具合を考慮すれば良いこと
を本発明者らは見いだした。The present inventors have conducted intensive studies and found that the average film thickness (average film thickness after hardening) of the light-absorbing resin needs to be a small film thickness of not less than 0.03 μm and not more than 0.3 μm. Was found. If the thickness exceeds 0.3 μm, the valleys (resin recesses) on the surface of the recesses on which the light-absorbing resin is laminated are too filled, so that a high aperture ratio (narrow gap) cannot be obtained.
With an average thin film of 3 μm or less, the resin coating solution becomes unstable because of a dilute solution system, and it is difficult to form a uniform film during coating. In addition, since the concave portions between the resin lenses are more easily filled with the concave portions in the side direction than the diagonal direction of the resin lens, it is necessary to see the concave portions in the side direction in order to control the narrow gap. As described above, the degree of filling of the concave portions in the side direction depends on the properties of the coating solution and the coating conditions. The inventors have found.
【００２６】したがって、光吸収樹脂を塗布する前に、
樹脂レンズ間の辺方向のアンダーコート層の表面に形成
すべき凹部の深さは、最大で０．３μｍの２０倍である
６．０μｍから最小で０．０３μｍの１．５倍である
０．０５μｍを考慮すればよい。しかし、凹部の深さ
は、１．５μｍを超える深さで形成することにより光吸
収樹脂の塗布時のムラが発生しやすくなり実用的でない
ので、凹部の深さは、１．５μｍから０．０５μｍの範
囲内が良いと言える。Therefore, before applying the light absorbing resin,
The depth of the concave portion to be formed on the surface of the undercoat layer in the side direction between the resin lenses is from 6.0 μm which is 20 times the maximum of 0.3 μm to 1.5 times the minimum of 0.03 μm. 05 μm may be considered. However, if the depth of the concave portion is more than 1.5 μm, unevenness during application of the light absorbing resin is likely to occur, which is not practical. Therefore, the depth of the concave portion is 1.5 μm to 0.1 μm. It can be said that the range of 05 μm is good.
【００２７】なお、上記に示した予め形成する凹部は、
これを形成しなくとも良いが、樹脂レンズの開口率を向
上させる点からは形成することが好ましい。上記の方法
は、光吸収樹脂を樹脂レンズ上に極めて薄く形成する方
法であるが、光吸収樹脂の形成後にドライエッチングを
行うなど本発明による他の製造方法によれば、樹脂レン
ズ上の光吸収樹脂の厚みをほとんどゼロとする事も可能
である。Note that the previously formed recess shown above is
It is not necessary to form this, but it is preferable to form it from the viewpoint of improving the aperture ratio of the resin lens. The above method is a method in which the light absorbing resin is formed extremely thin on the resin lens. However, according to another manufacturing method according to the present invention such as performing dry etching after forming the light absorbing resin, the light absorbing resin It is also possible to make the thickness of the resin almost zero.
【００２８】こうした凹部を形成する方法としては、樹
脂レンズの下地として形成するアンダーコート層に、ア
ッシングやドライエッチングの手法でアンダーコート層
の樹脂を異方性の強いエッチング（ドライエッチングな
ど）を行うことにより深い凹部を形成する手法が簡便な
方法である。樹脂レンズは、感光性の樹脂材料を用い公
知のフォトリソグラフィー技術と熱フローの技術で形成
する。光吸収樹脂は、全面を覆うように塗布するもので
あるが、光吸収樹脂の塗布時に余分な樹脂液を凹部に落
とし込む事により、マイクロレンズ間の辺方向の埋まり
を小さく、狭ギャップにし、レンズの開口率を向上させ
るものとなる。As a method of forming such a concave portion, the resin of the undercoat layer is subjected to highly anisotropic etching (such as dry etching) by ashing or dry etching on the undercoat layer formed as a base of the resin lens. The technique of forming a deep concave portion is a simple method. The resin lens is formed by a known photolithography technique and a heat flow technique using a photosensitive resin material. The light-absorbing resin is applied so as to cover the entire surface.However, when the light-absorbing resin is applied, excess resin liquid is dropped into the concave portions, so that the burying of the microlenses in the side direction is small, the gap is narrow, and the lens is formed. Is improved.
【００２９】そのために、上記に示すようにドライエッ
チング工程では、アンダーコート層のエッチング量を
０．０５μｍからせいぜい１．５μｍの深さまでの量に
抑える必要がある。また、本発明では、マイクロレンズ
の形状を保持させるため、レンズ材料のエッチングレー
トはアンダーコート層の材料より遅い必要がある。本発
明に用いるアンダーコート層の樹脂の材料は、この観点
でエッチングレートが材料の屈折率など光学特性ととも
に重要になる。Therefore, in the dry etching step, as described above, it is necessary to suppress the etching amount of the undercoat layer from 0.05 μm to a depth of at most 1.5 μm. In the present invention, in order to maintain the shape of the microlens, the etching rate of the lens material needs to be lower than that of the material of the undercoat layer. In this respect, the etching rate of the resin material of the undercoat layer used in the present invention becomes important together with the optical characteristics such as the refractive index of the material.
【００３０】本発明をより有効に活用するために、樹脂
レンズの辺方向の樹脂レンズ間寸法を予め０．６μｍ以
下、例えば、０．５μｍ〜０．３μｍに加工しておくこ
とが肝要である。本発明では、０．３μｍ以下の、いわ
ば半導体レベルの微細な領域の技術であるため、形成す
る樹脂レンズの樹脂レンズ間寸法は０．６μｍ以下で形
成するほうが好ましい。樹脂レンズ間寸法を０．７μｍ
以上、例えば、１μｍにて形成した場合、樹脂レンズ間
の凹部の光吸収樹脂の厚みが薄くなる傾向にあり、マイ
クロレンズのレンズ間ギャップに入射する光の散乱光
や、裾部に入射する斜め光をカットする効果がやや薄れ
てしまう。樹脂レンズ間寸法を０．６μｍ以下で形成
し、光吸収樹脂の樹脂レンズ間の凹部での膜厚を厚く形
成することで、スミアまどのノイズ低減を達成すること
が極めて容易となる。In order to utilize the present invention more effectively, it is important that the dimension between the resin lenses in the side direction of the resin lens is previously processed to 0.6 μm or less, for example, 0.5 μm to 0.3 μm. . In the present invention, since it is a technique of a fine region of 0.3 μm or less, that is, a semiconductor level, it is preferable that the resin lens to be formed has a dimension between resin lenses of 0.6 μm or less. 0.7μm between resin lenses
As described above, for example, when formed at 1 μm, the thickness of the light absorbing resin in the concave portion between the resin lenses tends to be thin, and the scattered light of the light entering the gap between the lenses of the microlens and the oblique light entering the bottom portion The effect of cutting light is slightly diminished. By forming the dimension between the resin lenses to be 0.6 μm or less and forming the light absorbing resin to have a large thickness in the concave portions between the resin lenses, it is extremely easy to reduce the smear and noise.
【００３１】光吸収樹脂の膜厚は、０．３μｍ以下の薄
い膜厚であるとエッチング後のレンズ形状を保持し、樹
脂レンズ上の光吸収樹脂の膜厚を薄くできる。０．４μ
ｍを超える厚い膜ほどレンズ母型を再現しにくくなり樹
脂凹部が平坦になる。エッチングを控えると樹脂レンズ
上に光吸収樹脂を残すことになり、有効な光透過を減じ
ることがある。When the thickness of the light absorbing resin is as thin as 0.3 μm or less, the lens shape after etching can be maintained, and the thickness of the light absorbing resin on the resin lens can be reduced. 0.4μ
The thicker the film, the more difficult it is to reproduce the lens matrix, and the flatter the resin recess. If the etching is refrained, the light absorbing resin will be left on the resin lens, which may reduce the effective light transmission.
【００３２】また、０．３μｍ以下の有機樹脂薄膜を、
スピンコートなどの一般的かつ低コストの塗布方法で形
成する場合、例えば、樹脂の固形分比を減らして塗布液
の粘度を大きく下げる必要がある。しかしながら、固形
分比を下げすぎると塗布液の乾燥時に樹脂分が擬集しラ
ンド状になる。あるいは 稀薄溶液のため不安定になり
樹脂が溶剤溶液中で既に擬集してしまって均質な膜形成
ができなくなる。実務的に光吸収樹脂の平均膜厚の下限
は０．０３μｍとなる。なお、塗布液に塗布性や分散性
を向上させるために界面活性剤を添加したり、複数の溶
剤種を混ぜたり、あるいは、樹脂の分子量や他樹脂の添
加を行っても良い。また、塗布の前処理として軽くエッ
チング処理、プラズマ処理、紫外線洗浄などを実施して
も良い。Further, an organic resin thin film of 0.3 μm or less is
In the case of forming by a general and low-cost coating method such as spin coating, for example, it is necessary to reduce the solid content ratio of the resin to greatly reduce the viscosity of the coating liquid. However, when the solid content ratio is excessively reduced, the resin content is gathered when the coating solution is dried, and the resin composition becomes a land shape. Alternatively, the solution becomes unstable due to the dilute solution, and the resin already accumulates in the solvent solution so that a uniform film cannot be formed. In practice, the lower limit of the average thickness of the light absorbing resin is 0.03 μm. Note that a surfactant may be added to the coating liquid to improve coating properties and dispersibility, a plurality of solvent types may be mixed, or the molecular weight of the resin or other resins may be added. In addition, as a pre-treatment for coating, light etching, plasma treatment, ultraviolet cleaning, or the like may be performed.
【００３３】請求項３に係わる内容は、樹脂レンズ間の
凹部に形成する光吸収樹脂への光吸収性付与の方法を具
体的に提案するものである。すなわち、前述した樹脂材
料に、カーボン、有機顔料、金属酸化物、染料などの光
を吸収する着色剤を混合して光吸収性を付与するもので
ある。カーボンなどの微小粒子を光吸収剤として用いる
ことにより、レンズ上に光の波長以下の微小凹凸が形成
され、これによる若干の反射防止効果が得られるメリッ
トが生じる。本発明において、カーボンなどの顔料の粒
径は、０．１μｍ以下の微粒子が好ましい。なぜなら
ば、本発明では、樹脂レンズ上での光吸収樹脂は０．０
４μｍ以下の極薄膜で形成して、光の吸収を減らすとと
もに、レンズ表面に光の波長以下の凹凸を形成して反射
防止効果も期待するからである。The content of claim 3 specifically proposes a method of imparting light absorbency to a light absorbing resin formed in a concave portion between resin lenses. That is, a light-absorbing colorant such as carbon, an organic pigment, a metal oxide, or a dye is mixed with the above-described resin material to impart light absorbency. By using microparticles such as carbon as a light absorber, minute irregularities smaller than the wavelength of light are formed on the lens, and there is an advantage that a slight antireflection effect can be obtained. In the present invention, the particle size of the pigment such as carbon is preferably 0.1 μm or less. Because, in the present invention, the light absorbing resin on the resin lens is 0.0
The reason for this is that an anti-reflection effect can be expected by forming an extremely thin film of 4 μm or less to reduce light absorption and by forming irregularities of less than the wavelength of light on the lens surface.
【００３４】また、樹脂レンズ表面の光吸収樹脂の除去
は光吸収樹脂の形成後にドライエッチング、もしくは有
機アルカリ剥膜液浸漬などの手法により、樹脂レンズ上
の光吸収樹脂の極薄膜のみを除去することもできる。一
般に、ＣＣＤなどの撮像素子を加工するプロセスのほぼ
最後のプロセスで、電極パッド上の樹脂を除くためにポ
ジレジストを用いてのドライエッチングが行われる。こ
のドライエッチングのあとに、このポジレジストを除去
するために有機溶剤や有機アルカリ等を用いての剥離工
程がある。この剥離工程で光吸収樹脂の極薄膜をポジレ
ジストと同時に除去することが簡便である。The light absorbing resin on the surface of the resin lens is removed by removing the light absorbing resin only on the resin lens by a method such as dry etching or immersion in an organic alkali stripper after forming the light absorbing resin. You can also. Generally, in a substantially last process of processing an imaging device such as a CCD, dry etching using a positive resist is performed to remove a resin on an electrode pad. After the dry etching, there is a stripping step using an organic solvent, an organic alkali, or the like to remove the positive resist. In this stripping step, it is easy to remove the very thin film of the light-absorbing resin simultaneously with the positive resist.
【００３５】[0035]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 ＜実施例１＞図１は、実施例１に係わる固体撮像素子を
示す断面図である。図１に示すように、固体撮像素子
は、その表面に光電変換素子（１９）、遮光層（１５）
などが形成された半導体基板（１４）上に、平坦化層
（１７）、カラーフィルタ（１８）、平坦化層（１
６）、アンダーコート層（１３）、樹脂レンズ（１
１）、光吸収樹脂（１２）が順次形成されたものであ
る。Embodiments of the present invention will be described below. <Embodiment 1> FIG. 1 is a sectional view showing a solid-state imaging device according to Embodiment 1. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device has a photoelectric conversion element (19) and a light-shielding layer (15) on its surface.
A flattening layer (17), a color filter (18), a flattening layer (1)
6), undercoat layer (13), resin lens (1
1) A light absorbing resin (12) is sequentially formed.
【００３６】本発明による固体撮像素子は、アンダーコ
ート層（１３）表面の樹脂レンズ間ギャップの位置に凹
部（２３）が形成されており、この凹部（２３）に配設
された光吸収樹脂（１２）と、樹脂レンズ（１１）の裾
部を覆うように形成された光吸収樹脂（１２）によっ
て、レンズ間ギャップに入射する光の散乱光や、マイク
ロレンズの裾部に入射する斜め光をカットすることによ
り入力画像の画質を向上させるものである。In the solid-state imaging device according to the present invention, a concave portion (23) is formed at the surface of the undercoat layer (13) at the gap between the resin lenses, and the light absorbing resin (23) provided in the concave portion (23) is formed. 12) and the light absorbing resin (12) formed so as to cover the skirt of the resin lens (11), the scattered light of the light entering the gap between the lenses and the oblique light entering the skirt of the microlens. By cutting, the image quality of the input image is improved.
【００３７】この樹脂レンズ（１１）は、光電変換素子
（１９）の配列に対応させて ５μｍの配列ピッチ、及
び０．４μｍの樹脂レンズ間ギャップ（Ｗ１）とした。
この樹脂レンズは、フェノール系樹脂にて１．４μｍの
高さとしている。光吸収樹脂（１２）形成後のレンズ間
ギャップ（Ｗ２）は、およそ０．２μｍと狭ギャップと
なっている。樹脂レンズの凹部での光吸収樹脂の厚み
は、０．４μｍをやや上回る厚みであり散乱光や斜め光
のカットに十分な厚みである。樹脂レンズの表面（凸
部）での光吸収樹脂の膜厚は、光吸収樹脂の熱フロー後
において、およそ０．０２〜０．０３μｍといった極め
て薄い膜厚であったが、この膜厚は剥離液浸漬後には、
ほとんど０μｍであった。The resin lens (11) had an arrangement pitch of 5 μm and a gap (W1) between the resin lenses of 0.4 μm corresponding to the arrangement of the photoelectric conversion elements (19).
This resin lens is made of a phenolic resin and has a height of 1.4 μm. The gap (W2) between the lenses after the formation of the light absorbing resin (12) is a narrow gap of about 0.2 μm. The thickness of the light-absorbing resin in the concave portion of the resin lens is slightly larger than 0.4 μm, which is sufficient for cutting scattered light and oblique light. The thickness of the light-absorbing resin on the surface (convex portion) of the resin lens was as extremely small as about 0.02 to 0.03 μm after the heat flow of the light-absorbing resin. After immersion,
It was almost 0 μm.
【００３８】図２に、実施例１に係わる固体撮像素子の
平面図を示す。図３（ａ）は、図２におけるマイクロレ
ンズ（２１）の対角方向の凹部（２４）をＡ−Ａ’断面
で示し、図３（ｂ）は、辺方向の凹部（２５）をＢ−
Ｂ’断面で示したものである。図２及び図３に示すよう
に、樹脂レンズ間の対角方向の探さ（Ｄ１）は、辺方向
の凹部の探さ（Ｄ２）より およそ０．３μｍ深く凹部
が形成され、Ａ−Ａ’方向のレンズ曲率の緩やかさを深
い凹部にて補完している状況を示している。この深い凹
部形成と光吸収樹脂の積層により、開口率の改善と同時
に撮像素子へ入射する斜め光の余分な反射を緩和し、ス
ミアを解消した入力画像の画質の高い撮像素子を提供で
きる。FIG. 2 is a plan view of the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 3A shows the diagonal concave portion (24) of the microlens (21) in FIG. 2 in an AA ′ cross section, and FIG. 3B shows the side concave portion (25) in B-A ′.
This is shown in a B 'section. As shown in FIGS. 2 and 3, the diagonal search (D1) between the resin lenses is such that the concave portion is formed to be approximately 0.3 μm deeper than the concave portion search (D2) in the side direction, and the AA ′ direction. This shows a situation in which the gentleness of the lens curvature is complemented by a deep concave portion. By forming the deep recesses and laminating the light absorbing resin, it is possible to improve the aperture ratio and at the same time reduce the extra reflection of oblique light incident on the image sensor, thereby providing an image sensor having a high image quality of an input image in which smear is eliminated.
【００３９】図４（イ）〜（ホ）は、本発明による固体
撮像素子の製造方法をその断面で示す説明図である。先
ず、公知の技術にて、その表面に光電変換素子、遮光
層、平坦化層、カラーフィルタ、平坦化層などが形成さ
れた半導体基板上に、アクリル系樹脂のアンダ−コート
層（１３）をスピンコートにて塗布形成した。FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention. First, an undercoat layer (13) of an acrylic resin is formed on a semiconductor substrate having a surface on which a photoelectric conversion element, a light-shielding layer, a flattening layer, a color filter, a flattening layer, and the like are formed by a known technique. The coating was formed by spin coating.
【００４０】次に、図４（イ）に示すように、アンダ−
コート層（１３）の硬膜後、感光性のフェノール系樹脂
（１０）（ＪＳＲ（株）製、３８０Ｈ（商品名））を乾
燥後の膜厚が１．２μｍになるように塗布形成した。高
精度のフォトマスク（凸版印刷（株）製レチクル）をス
テッパー用いて露光、引き続く現像により図４（ロ）に
示す０．６μｍのギャップ（１４）を設けた。なお、高
精度のフォトマスクを使用することにより、このギャッ
プは０．５μｍ程度まで十分に形成可能である。Next, as shown in FIG.
After the hardening of the coat layer (13), a photosensitive phenolic resin (10) (380H (trade name) manufactured by JSR Corporation) was applied and formed so that the film thickness after drying was 1.2 μm. A 0.6 μm gap (14) shown in FIG. 4B was provided by exposing a high-precision photomask (a reticle manufactured by Toppan Printing Co., Ltd.) using a stepper, followed by development. By using a high-precision photomask, this gap can be sufficiently formed to about 0.5 μm.
【００４１】次に、１８０℃・３分間のホットプレート
での加熱による熱フロー処理を行い、樹脂レンズ間ギャ
ップ（Ｗ１）０．４μｍ、樹脂レンズの膜厚（樹脂レン
ズの高さ）（４７）１．５μｍの樹脂レンズ（１１）と
した。なお、熱フロー処理では、この層の現像後の矩形
状から片側０．１μｍフローさせるが、このフロー量は
０．２μｍ以下に制御しないとマイクロレンズのくっつ
きなどからくるムラ不良を生じるようになる。Next, a heat flow treatment is performed by heating on a hot plate at 180 ° C. for 3 minutes to obtain a resin lens gap (W1) of 0.4 μm and a resin lens film thickness (resin lens height) (47) A 1.5 μm resin lens (11) was used. In the heat flow treatment, the layer is caused to flow 0.1 μm on one side from the rectangular shape after development. Unless the flow amount is controlled to 0.2 μm or less, unevenness due to sticking of the microlenses or the like will occur. .
【００４２】次に、ドライエッチング装置にて、Ｏ2 ガ
スを導入し、圧力２０Ｐａ、ＲＦパワー１ｋＷ、基板温
度常温、エッチング時間２５秒にて処理を行い、樹脂レ
ンズ間に深さ０．３μｍの凹部（２３）を形成した。
（図４（ハ））この際、エッチングはバイアス電圧を下
げ、低真空側で操作することにより、若干の等方性を持
たせた異方性エッチングが好ましい。樹脂レンズの高さ
は、１．４μｍであった。樹脂レンズの高さ（４７）
は、当初レンズの高さより０．１μｍ低くなっている
が、これはエッチングにより減少したものである。な
お、レンズの高さや曲率は、光電変換素子とレンズとの
光学的な位置関係で最適化すれば良く、あらかじめ エ
ッチングによる減少分を見込んだプロセス設計をするこ
とになる。Next, an O 2 gas is introduced by a dry etching apparatus, the processing is performed at a pressure of 20 Pa, an RF power of 1 kW, a substrate temperature of room temperature, and an etching time of 25 seconds. A recess (23) was formed.
(FIG. 4 (c)) At this time, it is preferable to perform anisotropic etching with a slight isotropic property by lowering the bias voltage and operating on a low vacuum side. The height of the resin lens was 1.4 μm. Height of resin lens (47)
Is 0.1 μm lower than the lens height at first, but this is reduced by etching. Note that the height and curvature of the lens may be optimized based on the optical positional relationship between the photoelectric conversion element and the lens, and a process design will be made in advance in consideration of the reduction due to etching.
【００４３】実施例１で用いた樹脂のエッチングレート
を表１に示す。いずれも硬膜後の酸素プラズマでのエッ
チングレートを、樹脂レンズの材料である感光性フェノ
ール系樹脂との比較で示した。エッチングレートの大き
い方が、エッチングが速いことになる。Table 1 shows the etching rates of the resins used in Example 1. In each case, the etching rate with oxygen plasma after hardening was shown in comparison with the photosensitive phenolic resin as a material of the resin lens. The higher the etching rate, the faster the etching.
【００４４】[0044]
【表１】 [Table 1]
【００４５】表１に示すように、樹脂レンズの材料であ
る感光性フェノール系樹脂のエッチングレートは、エポ
キシ樹脂より低いため、エッチングが進んでもレンズ形
状を保持しレンズ曲率の変化を少なくすることが可能で
あり、また、アンダーコート層の材料であるエポキシ樹
脂のエッチングレートが高いため、樹脂レンズ間の対角
方向の凹部を深く加工することが可能である。このこと
により樹脂レンズ間の凹部への光吸収樹脂の選択的形成
を実現しレンズ効果を補完し、さらにスミアを解消する
効果を持たせることができるものである。As shown in Table 1, since the etching rate of the photosensitive phenolic resin, which is the material of the resin lens, is lower than that of the epoxy resin, it is possible to maintain the lens shape and reduce the change in the lens curvature even when etching proceeds. It is possible, and since the etching rate of the epoxy resin as the material of the undercoat layer is high, it is possible to deeply process the diagonal concave portions between the resin lenses. As a result, the selective formation of the light absorbing resin in the concave portions between the resin lenses is realized, the lens effect is complemented, and the effect of eliminating smear can be provided.
【００４６】次に、エッチング後に、樹脂レンズおよび
凹部を覆うように、熱硬化フェノール系樹脂に０．１μ
ｍ以下の粒径のカーボンを固形分比にて８％含有させた
光吸収樹脂（１２）を、０．１μｍの平均膜惇にて塗布
した。（図４（ニ））塗布後、熱フローさせ、樹脂レン
ズ間の凹分に光吸収樹脂を流し込んで、選択的に形成し
た。結果、樹脂レンズ間の凹部に形成された光吸収樹脂
の膜厚は０．５〜０．４μｍであり、斜め光や散乱光を
カットするに十分な膜厚であった。さらに、有機アルカ
リ液浸漬による剥離を行った。剥離工程後の樹脂レンズ
の表面には光吸収樹脂は存在せず、レンズ間ギャップ
（Ｗ２）は約０．２μｍ、樹脂レンズ間の凹部には０．
４μｍ強の光吸収樹脂が形成された撮像素子を得ること
ができた。（図４（ホ））Next, after etching, the thermosetting phenolic resin is coated with 0.1 μm so as to cover the resin lens and the concave portion.
A light-absorbing resin (12) containing 8% of carbon having a particle size of not more than m at a solid content ratio was applied with an average film thickness of 0.1 μm. (FIG. 4 (d)) After the application, a heat flow was performed, and a light absorbing resin was poured into the concave portion between the resin lenses to selectively form. As a result, the thickness of the light-absorbing resin formed in the concave portions between the resin lenses was 0.5 to 0.4 μm, which was sufficient to cut oblique light and scattered light. Further, peeling was performed by immersion in an organic alkali solution. There is no light absorbing resin on the surface of the resin lens after the peeling step, the gap (W2) between the lenses is about 0.2 μm, and the gap between the resin lenses is 0.
An image pickup device on which a light absorbing resin of a little over 4 μm was formed was obtained. (Fig. 4 (e))
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明における第一の発明は、複数の光
電変換素子と複数のマイクロレンズを備えた固体撮像素
子において、該マイクロレンズが樹脂レンズの樹脂レン
ズ間ギャップに光吸収樹脂を選択的に配設したマイクロ
レンズであるので、高精細な固体撮像素子であっても固
体撮像素子に感度低下をもたらさず、また、マイクロレ
ンズのレンズ間ギャップに入射する光の散乱光や、集光
効率の良くないマイクロレンズの裾部に入射する斜め光
がスミアなどのノイズ増加をさせない固体撮像素子とな
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion elements and a plurality of microlenses, wherein the microlenses selectively use a light-absorbing resin in a gap between the resin lenses. Since the microlenses are arranged in a high-resolution solid-state imaging device, the solid-state imaging device does not cause a decrease in sensitivity. The oblique light incident on the bottom of the microlens, which is not good, results in a solid-state imaging device that does not increase noise such as smear.
【００４８】また、本発明は、上記固体撮像素子におい
て、前記光吸収樹脂が、光電変換素子の受光感度領域の
光を吸収する着色剤にて光吸収性を付与した光吸収樹脂
であるので、カーボンなどの微小粒子を光吸収剤として
用いることにより、レンズ上に光の波長以下の微小凹凸
が形成され、これによる若干の反射防止効果が得られる
メリットが生じる。Further, according to the present invention, in the solid-state imaging device, the light absorbing resin is a light absorbing resin provided with a light absorbing property by a colorant that absorbs light in a light receiving sensitivity region of the photoelectric conversion element. By using microparticles such as carbon as a light absorber, minute irregularities smaller than the wavelength of light are formed on the lens, and there is an advantage that a slight antireflection effect can be obtained.
【００４９】本発明における第二の発明は、複数の光電
変換素子上に複数のマイクロレンズを形成する固体撮像
素子の製造方法において、該マイクロレンズを形成する
際に、樹脂レンズの樹脂レンズ間ギャップに光吸収樹脂
を選択的に配設してマイクロレンズを形成する製造方法
であるので、高精細な固体撮像素子であっても固体撮像
素子に感度低下をもたらさず、また、マイクロレンズの
レンズ間ギャップに入射する光の散乱光や、集光効率の
良くないマイクロレンズの裾部に入射する斜め光がスミ
アなどのノイズ増加をさせない固体撮像素子の製造方法
となる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solid-state image pickup device in which a plurality of microlenses are formed on a plurality of photoelectric conversion elements. This is a manufacturing method of forming a micro lens by selectively disposing a light-absorbing resin on a micro-lens. A method for manufacturing a solid-state imaging device in which scattered light of light entering the gap or oblique light incident on the bottom of a microlens with poor light-collecting efficiency does not increase noise such as smear.
【００５０】また、本発明は、上記固体撮像素子の製造
において、マイクロレンズを形成する際に、樹脂レンズ
間ギャップに光吸収樹脂を選択的に配設した後に、樹脂
レンズ上に残留する光吸収樹脂を除去してマイクロレン
ズを形成する製造方法であるので、実効的に光吸収がほ
とんどない固体撮像素子の製造方法となる。Further, according to the present invention, in the manufacture of the solid-state imaging device, when a microlens is formed, a light absorbing resin remaining on the resin lens after selectively disposing a light absorbing resin in a gap between the resin lenses. Since the manufacturing method is to form the microlenses by removing the resin, the method is a method for manufacturing a solid-state imaging device having substantially no light absorption.
【図１】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す断
面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図２】図１における固体撮像素子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the solid-state imaging device in FIG.
【図３】（ａ）は、図２におけるマイクロレンズの対角
方向の凹部をＡ−Ａ’断面で示す断面図である。（ｂ）
は、辺方向の凹部をＢ−Ｂ’断面で示す断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view showing a diagonal recess of the microlens in FIG. 2 taken along the line AA ′. (B)
Is a cross-sectional view showing a concave portion in the side direction by a BB ′ cross section.
【図４】（イ）〜（ホ）は、本発明による固体撮像素子
の製造方法をその断面で示す説明図である。FIGS. 4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.
１０…感光性のフェノール系樹脂 １１…樹脂レンズ １２…光吸収樹脂 １３…アンダーコート層 １４…半導体基板 １５…遮光層 １６…平坦化層 １７…平坦化層 １８…カラーフィルタ １９…光電変換素子 ２１…マイクロレンズ ２３…アンダーコート層の凹状 ２４…対角方向の凹部 ２５…辺方向の凹部 ２６…変曲点間の谷部 ４７…樹脂レンズの高さ Ｄ１…対角方向の凹部の深さ Ｄ２…辺方向の凹部の深さ Ｗ１…樹脂レンズ間ギャップ Ｗ２…レンズ間ギャップ REFERENCE SIGNS LIST 10 photosensitive phenolic resin 11 resin lens 12 light absorbing resin 13 undercoat layer 14 semiconductor substrate 15 light shielding layer 16 flattening layer 17 flattening layer 18 color filter 19 photoelectric conversion element 21 ... micro lens 23 ... concave shape of undercoat layer 24 ... diagonal concave portion 25 ... side direction concave portion 26 ... valley between inflection points 47 ... height of resin lens D1 ... depth of diagonal concave portion D2 ... Depth of recess in the side direction W1 ... Gap between resin lenses W2 ... Gap between lenses
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｄ Ｆターム(参考） 4M118 AA05 AA06 AB01 BA10 CA40 EA01 FA06 GC07 GD04 GD06 5C024 CX01 CX13 CX41 CY47 EX24 EX43 5F088 BA03 BB03 EA04 JA06 JA12 JA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/335 H01L 31/02 DF term (Reference) 4M118 AA05 AA06 AB01 BA10 CA40 EA01 FA06 GC07 GD04 GD06 5C024 CX01 CX13 CX41 CY47 EX24 EX43 5F088 BA03 BB03 EA04 JA06 JA12 JA13
Claims (6)
ズを備えた固体撮像素子において、該マイクロレンズが
樹脂レンズの樹脂レンズ間ギャップに光吸収樹脂を選択
的に配設したマイクロレンズであることを特徴とする固
体撮像素子。1. A solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion elements and a plurality of microlenses, wherein the microlenses are microlenses in which a light absorbing resin is selectively disposed in a gap between resin lenses of a resin lens. A solid-state imaging device characterized by the above-mentioned.
−コート層表面に凹部を設け、該凹部に配設した光吸収
樹脂の厚さが、樹脂レンズの裾部を覆うように配設した
光吸収樹脂の厚さより厚いことを特徴とする請求項１記
載の固体撮像素子。2. A light-emitting device according to claim 1, wherein a concave portion is provided on the surface of the undercoat layer at a position of the gap between the resin lenses, and a light absorbing resin disposed in the concave portion has a thickness provided so as to cover a foot portion of the resin lens. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the thickness is larger than the thickness of the absorbing resin.
度領域の光を吸収する着色剤にて光吸収性を付与した光
吸収樹脂であることを特徴とする請求項１、又は請求項
２記載の固体撮像素子。3. The light-absorbing resin according to claim 1, wherein the light-absorbing resin is a light-absorbing resin provided with a light-absorbing property by a coloring agent that absorbs light in a light-receiving sensitivity region of the photoelectric conversion element. 3. The solid-state imaging device according to 2.
する樹脂であることを特徴とする請求項１、請求項２、
又は請求項３記載の固体撮像素子。4. The method according to claim 1, wherein the resin of the light absorbing resin is a resin having a heat flow property.
Or the solid-state imaging device according to claim 3.
ンズを形成する固体撮像素子の製造方法において、該マ
イクロレンズを形成する際に、樹脂レンズの樹脂レンズ
間ギャップに光吸収樹脂を選択的に配設してマイクロレ
ンズを形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方
法。5. A method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of microlenses are formed on a plurality of photoelectric conversion elements, wherein a light-absorbing resin is selectively formed in a gap between resin lenses of the resin lens when forming the microlenses. Forming a microlens by arranging the microlenses.
ンズを形成する固体撮像素子の製造方法において、該マ
イクロレンズを形成する際に、 １）樹脂レンズ上の全面に光吸収樹脂を塗布し、 ２）熱フローにより該樹脂レンズの樹脂レンズ間ギャッ
プに光吸収樹脂を選択的に配設し、 ３）該樹脂レンズ上に残留する光吸収樹脂を除去し、 マイクロレンズを形成することを特徴とする固体撮像素
子の製造方法。6. A method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of microlenses are formed on a plurality of photoelectric conversion elements, wherein, when forming the microlenses, 1) applying a light absorbing resin to the entire surface of the resin lens; 2) selectively disposing a light absorbing resin in a gap between the resin lenses of the resin lens by a heat flow; and 3) forming a micro lens by removing the light absorbing resin remaining on the resin lens. A method for manufacturing a solid-state imaging device.
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