JP2007324321A

JP2007324321A - Color filter, method of manufacturing the filter, solid-state image sensing device using the filter, and method of manufacturing the device

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Publication number: JP2007324321A
Application number: JP2006151894A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Aozuka; 康生青塚
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a color-filter microlens capable of increasing the amount of light to a photoelectric conversion unit such as a photodiode and suppressing the generation of color mixture and color shading, and a solid-state image sensing device having high sensitivity and capable of suppressing the generation of color mixture and color shading. <P>SOLUTION: A color filter in a color-filter microlens is arranged so that it is opposed to each of a plurality of photoelectric conversion regions for constituting a pixel, and carries out the color separation of light incident to the photoelectric conversion regions per pixel. In the color filter, a first color filter for selectively transmitting a first color filter and a second color filter for selectively transmitting a second color different from a first color are arranged in parallel. The first and the second color filters are circumferentially arranged so that they are adjacent to each other via an optical region. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、カラーフィルタ、その製造方法、これを用いた固体撮像素子、およびその製造方法にかかり、特に混色や色シェーディングを防ぎつつ、高感度のカラーセンサを形成するためのカラーフィルタに関する。 The present invention relates to a color filter, a manufacturing method thereof, a solid-state imaging device using the same, and a manufacturing method thereof, and particularly relates to a color filter for forming a highly sensitive color sensor while preventing color mixing and color shading.

近年、固体撮像素子の高精細化は進む一方であり、この高精細化に伴う感度の低下を防ぐ為に、半導体基板上の複数の光電変換領域に対応して設けられるマイクロレンズやカラーフィルタ同士の配置間隔を極力狭くすることが求められている。このような固体撮像素子では、マイクロレンズやカラーフィルタの境界の部分に入射される光までをも有効利用しようとするが、マイクロレンズやカラーフィルタ同士の配置間隔が狭いために、マイクロレンズの境界とカラーフィルタの境界との位置のわずかなずれが混色を生み出したり、色シェーディング（色ムラ）の原因となってしまうことがある。 In recent years, the resolution of solid-state image sensors has been increasing, and in order to prevent a decrease in sensitivity due to the increase in resolution, microlenses and color filters provided corresponding to a plurality of photoelectric conversion regions on a semiconductor substrate are arranged. It is demanded to reduce the arrangement interval of the as much as possible. In such a solid-state imaging device, it is intended to effectively use even light incident on the boundary portion of the microlens and the color filter. However, because the arrangement interval between the microlens and the color filter is narrow, the boundary of the microlens A slight misalignment between the color filter and the boundary of the color filter may cause color mixing or cause color shading (color unevenness).

そこでこのような問題を解決するため、カラーフィルタの隣接する２色のカラーフィルタ同士の間に、当該２つのカラーフィルタの各々の分光特性をあわせ持つカラーフィルタを形成する方法が提案されている（特許文献１）。 Therefore, in order to solve such a problem, a method has been proposed in which a color filter having the spectral characteristics of the two color filters is formed between two adjacent color filters. Patent Document 1).

この構成により、複数の光電変換領域の上方に複数の光電変換領域の各々に対応して１つずつ形成された少なくとも３色のカラーフィルタの隣接する２つのカラーフィルタ同士の間に、当該２つのカラーフィルタの各々の分光特性をあわせ持つカラーフィルタが形成されているため、各光電変換領域に斜め方向から入射してくる光の出力低下を防ぐことができ、色シェーディングの発生を抑制することができる。 With this configuration, between the two adjacent color filters of at least three color filters formed one by one corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion regions above the plurality of photoelectric conversion regions, the two Since the color filter having the spectral characteristics of each color filter is formed, it is possible to prevent a decrease in output of light incident on each photoelectric conversion region from an oblique direction, and to suppress the occurrence of color shading. it can.

また、光電変換部に対する入射光量のばらつきを抑制して撮像画像の悪化を防止すべく、入射隣接するカラーフィルタ間を平坦化材料で埋めることにより、表面の平坦化をはかるという方法も提案されている（特許文献２）。 In addition, a method of flattening the surface by filling a space between adjacent color filters with a flattening material has been proposed in order to suppress variations in the amount of incident light with respect to the photoelectric conversion unit and prevent deterioration of the captured image. (Patent Document 2).

特開２００５−１５９０１６号公報JP 2005-159016 A 特開２００４−１１１８６７号公報JP 2004-111867 A

しかしながら、特許文献１の構造では、合計６色のカラーフィルタの形成工程が必要となり、パターン精度の低下も免れ得ず、またそれら各色間の相互の乗り上げに起因する特性劣化のリスクも増大し、製造の安定性を得るのは極めて困難であった。
また、特許文献２では、重なり部分の上に平坦化膜が形成されることになり、感度の低下は免れ得ないものとなっており、また、カラーフィルタ間の隙間を通過した入射光を画像情報として利用することは考えられていなかった。 However, in the structure of Patent Document 1, a process for forming a total of six color filters is necessary, and a decrease in pattern accuracy is inevitable, and the risk of characteristic deterioration due to mutual running between these colors increases. It was extremely difficult to obtain manufacturing stability.
Further, in Patent Document 2, a flattening film is formed on the overlapping portion, and a decrease in sensitivity is inevitable, and incident light that has passed through a gap between color filters is imaged. It was not considered to be used as information.

このような状況の中で、固体撮像素子においては、高感度化、高解像度化、への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。チップサイズを大型化することなく高解像度を得るためには、混色や色シェーディングを防ぎつつ、単位画素あたりの面積を縮小し、高集積化を図ることになるが、これは感度低下をもたらすため、高感度化つまりは、カラーフィルタの透過率を向上し、フォトダイオードに導く光量の増大を図ることが、極めて重要な課題となっている。 Under such circumstances, the demand for higher sensitivity and higher resolution is increasing in the solid-state imaging device, and the number of imaging pixels is increasing to more than gigapixels. In order to obtain high resolution without increasing the chip size, while preventing color mixing and color shading, the area per unit pixel will be reduced and higher integration will be achieved. In order to increase the sensitivity, that is, to improve the transmittance of the color filter and increase the amount of light guided to the photodiode is an extremely important issue.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、透過率の向上をはかり、フォトダイオードなどの光電変換部への入射光量の増大をはかるとともに、混色や色シェーディングの発生を抑制することが可能で、Ｆ値依存性の小さい、光学系を提供することを目的とする。
また、高感度でかつ、混色や色シェーディングの発生を抑制することの可能な固体撮像素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to improve the transmittance, increase the amount of incident light to a photoelectric conversion unit such as a photodiode, and suppress the occurrence of color mixing and color shading. An object of the present invention is to provide an optical system which is possible and has a small F value dependency.
It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device that has high sensitivity and can suppress color mixing and color shading.

そこで本発明のカラーフィルタは、画素を構成する複数の光電変換領域のそれぞれに対向するように配置され、前記光電変換領域に入射する光を画素毎に色分離するためのカラーフィルタであって、第１の色を選択的に透過する第１のカラーフィルタと、前記第１の色とは異なる第２の色を選択的に透過する第２のカラーフィルタとが並列配置され、前記第１および第２のカラーフィルタは、周囲に集光機能を有する光学領域を介して隣接するように配置される。
この構成によれば、画素の周縁部は、レンズとして集光機能を有する光学領域で構成され、カラーフィルタはすべての画素の中心部にのみ設けられているので、各光電変換領域に到達する光量が増大し、感度の向上をはかることができる。 Therefore, the color filter of the present invention is a color filter that is disposed so as to face each of a plurality of photoelectric conversion regions constituting a pixel and separates light incident on the photoelectric conversion region for each pixel, A first color filter that selectively transmits a first color and a second color filter that selectively transmits a second color different from the first color are arranged in parallel. The second color filter is disposed so as to be adjacent to each other via an optical region having a light collecting function.
According to this configuration, the peripheral portion of the pixel is configured by an optical region having a light collecting function as a lens, and the color filter is provided only in the central portion of all the pixels, so that the amount of light reaching each photoelectric conversion region The sensitivity can be improved.

また、隣接する色のカラーフィルタが光学領域によって分離されているため、染色系のカラーフィルタを用いても染料の相互混入による混色を防止することができる。 In addition, since the adjacent color filters are separated by the optical region, color mixture due to mutual mixing of dyes can be prevented even if a dye system color filter is used.

ここで光学領域とは、所定波長域（この光学領域と共に当該画素を構成する色のカラーフィルタの透過波長域）以外の波長の光をも透過可能な透光性領域で構成され、当該カラーフィルタとともに画素を構成し、集光機能を持つように形状加工のなされた領域をいうものとする。 Here, the optical region is composed of a translucent region capable of transmitting light having a wavelength other than a predetermined wavelength region (a transmission wavelength region of a color filter of a color that constitutes the pixel together with the optical region), and the color filter. In addition, a pixel is formed, and an area that has been subjected to shape processing so as to have a light condensing function.

なお、このように画素の周縁部を光学領域で構成することにより、カラーフィルタを薄膜化して透過率の向上をはかる場合に比べ、半値幅の広がりを防止することができ、かつもれ部分の分光透過率の平坦化をはかることができ、色相分離特性が良好で、また蛍光灯下での肌色の色相が悪化しにくい。 In addition, by configuring the peripheral portion of the pixel in the optical region in this way, it is possible to prevent the half-value width from spreading compared to the case where the color filter is thinned and the transmittance is improved, and the leakage portion is prevented. Spectral transmittance can be flattened, hue separation characteristics are good, and skin color hue under a fluorescent lamp is difficult to deteriorate.

また各画素の境界部すなわち、光学領域は色選択性を持たない領域となっているため、隣接画素のフィルタによる混色が生じにくいという特徴がある。 In addition, since the boundary portion of each pixel, that is, the optical region is a region having no color selectivity, there is a feature that color mixing due to a filter of adjacent pixels hardly occurs.

またこれはいいかえるとカラーフィルタの位置ずれに対する許容度が高いことになる。
ここでこのカラーフィルタの周囲の光学領域の面積は、各色共通でもよく、また色毎に違っていてもよい。さらにエリアセンサの場合エリア中央から周辺に向かって光学領域の面積を大きくしてもよい。 In other words, the tolerance for displacement of the color filter is high.
Here, the area of the optical region around the color filter may be common to each color or may be different for each color. In the case of an area sensor, the area of the optical region may be increased from the center of the area toward the periphery.

本発明は、前記カラーフィルタにおいて、前記光学領域が、前記第１および第２のカラーフィルタ上で所望の曲率を有するマイクロレンズを構成するように配置されたものを含む。
この構成により、カラーフィルタ上面でも集光性を高めることができるため、集光効率が向上する。 The present invention includes the color filter in which the optical region is arranged to constitute a microlens having a desired curvature on the first and second color filters.
With this configuration, it is possible to improve the light collecting property even on the upper surface of the color filter, so that the light collecting efficiency is improved.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、前記第１および第２のカラーフィルタの上面は所望の曲率を有するマイクロレンズを構成するように形状加工されたものを含む。
この構成により、カラーフィルタ上面が所望の曲率を有するマイクロレンズを構成しているため、集光効率が向上する。 The present invention includes the color filter in which the upper surfaces of the first and second color filters are processed so as to form a microlens having a desired curvature.
With this configuration, since the upper surface of the color filter constitutes a microlens having a desired curvature, the light collection efficiency is improved.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、前記第１および第２のカラーフィルタと前記マイクロレンズとは、所望の曲率を有するレンズを構成するように段差がなく連続的に形成された上凸曲面をもつものを含む。
この構成により、集光効率に優れたものとなっている。 According to the present invention, in the color filter, the first and second color filters and the microlens have an upwardly convex curved surface formed continuously without a step so as to constitute a lens having a desired curvature. Including things.
With this configuration, the light collection efficiency is excellent.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、前記第１および第２のカラーフィルタは上面で平坦面を構成するものを含む。 The present invention includes the color filter, wherein the first and second color filters constitute a flat surface on the upper surface.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、光電変換部の上層に平坦化膜を介して形成されたものを含む。
この構成により、高精度のカラーフィルタのパターン形成が可能となる。 The present invention includes the color filter formed above the photoelectric conversion portion via a planarizing film.
With this configuration, a highly accurate color filter pattern can be formed.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、前記第１および第２のカラーフィルタは、前記光電変換部に近づくにつれて幅または径が小さくなるようなテーパ面を構成するものを含む。
この構成により、フィルタの位置ずれに対する許容性がさらに向上する。 The present invention includes the color filter, wherein the first and second color filters constitute a tapered surface whose width or diameter decreases as the photoelectric conversion unit is approached.
With this configuration, the tolerance for displacement of the filter is further improved.

本発明は、前記カラーフィルタは、さらに第３の色を選択的に透過する第３のカラーフィルタを含むものである。
この構成により、フルカラー化が可能となる。 In the present invention, the color filter further includes a third color filter that selectively transmits the third color.
With this configuration, full color can be achieved.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、前記第１乃至第３のカラーフィルタは、色毎に互いに異なる面積を持つように構成されたものを含む。
この構成により、色バランスを補正することができる。 The present invention includes the color filter, wherein the first to third color filters are configured to have different areas for each color.
With this configuration, the color balance can be corrected.

本発明は、上記カラーフィルタにおいて、前記カラーフィルタは、基板の周縁部と中心部とで、前記光学領域と前記カラーフィルタとの面積比が異なるものを含む。
この構成により、色毎のシェーディングやシェーディングの色間差をきわめて小さくすることができる。 According to the present invention, in the color filter, the color filter includes a substrate in which an area ratio between the optical region and the color filter is different between a peripheral portion and a central portion of the substrate.
With this configuration, shading for each color and the difference between shading colors can be made extremely small.

本発明は、上記カラーフィルタを備え、画素を構成する複数の光電変換領域を備えた光電変換部と、前記光電変換部に接続される配線層を含む周辺回路部とを具備し、少なくとも光電変換部の上層に前記カラーフィルタを形成してなる。
この構成により、上述したように高感度の固体撮像素子を得ることができる。 The present invention includes a photoelectric conversion unit including the color filter and including a plurality of photoelectric conversion regions constituting pixels, and a peripheral circuit unit including a wiring layer connected to the photoelectric conversion unit, and at least photoelectric conversion The color filter is formed on the upper layer of the part.
With this configuration, a highly sensitive solid-state imaging device can be obtained as described above.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記周辺回路部は、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部を具備したことを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the solid-state imaging device, the peripheral circuit unit includes a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記光電変換領域ごとの特性に応じて前記カラーフィルタを構成する第１乃至第３のカラーフィルタと前記光学領域との面積比が異なるように調整されたものを含む。
すなわち、面積比を変えて領域毎に感度調整を行うことができ、固体撮像素子の特性の均一化をはかることができる。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the area ratio between the first to third color filters constituting the color filter and the optical region is adjusted according to the characteristics of each photoelectric conversion region. including.
That is, the sensitivity can be adjusted for each region by changing the area ratio, and the characteristics of the solid-state imaging device can be made uniform.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記固体撮像素子を構成する画像撮像領域の中心部と周縁部とで、前記カラーフィルタを構成する第１乃至第３のカラーフィルタと前記光学領域との面積比が異なるように調整されたものを含む。
この構成により、１固体撮像素子内の特性の均一化をはかることができる。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the area of the first to third color filters constituting the color filter and the optical region at the central portion and the peripheral portion of the image imaging region constituting the solid-state imaging device. Includes those adjusted to have different ratios.
With this configuration, it is possible to make the characteristics in one solid-state imaging device uniform.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記カラーフィルタは、前記光電変換部および電荷転送部上を覆う平坦化膜上に形成されたものを含む。
この構成により、高精度のパターニングが可能でありかつ、特性も良好となる。 The present invention includes the solid-state imaging device, wherein the color filter is formed on a planarizing film that covers the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit.
With this configuration, high-accuracy patterning is possible and characteristics are improved.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記カラーフィルタは、前記光学領域を構成する透光性材料で構成された透光性膜上に形成された凹部に充填されたものを含む。
この構成により、位置合せも容易で信頼性の高いものとなる。 The present invention includes the solid-state imaging device, wherein the color filter is filled in a recess formed on a translucent film made of a translucent material constituting the optical region.
With this configuration, alignment is easy and reliable.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記カラーフィルタは、それぞれ、周囲および上面を前記光学領域を構成する透光性膜で被覆されたものを含む。
この構成により、各色の色フィルタが形成工程中に接触することがないため、染料などの溶出・混入による混色を防止することができる。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the color filter includes a periphery and an upper surface that are covered with a translucent film that forms the optical region.
With this configuration, the color filters of the respective colors do not come into contact during the formation process, so that color mixing due to elution and mixing of dyes can be prevented.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記上面の透光性膜が上凸曲面を有するものを含む。 The present invention includes the above-described solid-state imaging device in which the translucent film on the upper surface has an upwardly convex curved surface.

本発明は、上記固体撮像素子において、前記第１および第２のカラーフィルタは、前記光電変換部に近づくにつれて幅または径が小さくなるようなテーパ面を構成するものを含む。
この構成により、フィルタ位置ずれに関する許容度の高い、固体撮像素子を提供することができる。 The present invention includes the solid-state imaging device, wherein the first and second color filters constitute a tapered surface whose width or diameter decreases as the photoelectric conversion unit is approached.
With this configuration, it is possible to provide a solid-state imaging device having a high tolerance with respect to filter positional deviation.

本発明は、上記固体撮像素子において、基体表面に、第１の色のカラーフィルタを構成する第１のカラーフィルタと、前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを構成する第２のカラーフィルタとを配列してなるカラーフィルタを製造する方法であって、前記基体表面に、各色のカラーフィルタを囲む光学領域となる透光性膜を形成する工程と、前記透光性膜にカラーフィルタを形成するための開口を形成する工程と、前記開口の形成された基体表面にカラーフィルタ材料を充填する工程とを含む。
この構成により、透光性膜に形成された開口にカラーフィルタを充填するようにしているため、位置合わせも容易で信頼性の高いものとなる。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the first color filter constituting the first color filter and the second color filter different from the first color are formed on the substrate surface. A method for producing a color filter comprising an array of two color filters, the step of forming a translucent film on the surface of the substrate that forms an optical region surrounding the color filter of each color; and the translucent film Forming an opening for forming a color filter, and filling the surface of the substrate on which the opening is formed with a color filter material.
With this configuration, since the color filter is filled in the opening formed in the light-transmitting film, the alignment is easy and highly reliable.

また、この方法により、光学領域を形成するための透光性膜を形成しておき、各色の形成領域に開口を形成しながら、対応する色のカラーフィルタパターンを形成し、平坦化するようにしているため、高精度に位置決めされたカラーフィルタを形成することが可能となる。また、光学領域によって隣接する色のカラーフィルタが分離されているため、膜中の染料含有率を高めた薄型化に際しても混色のおそれもなく高精度のパターン形成が可能となる。また、ＣＭＰによる平坦化を行えば、所定外の場所にカラーフィルタ材料が付着している場合にも確実に除去でき、残留を防止することができる。隣接する色のカラーフィルタ同士の段差をより低減することができ、さらなる薄型化が可能となる。 Also, by this method, a translucent film for forming an optical region is formed, and a color filter pattern of a corresponding color is formed and flattened while forming an opening in each color formation region. Therefore, it is possible to form a color filter positioned with high accuracy. In addition, since the adjacent color filters are separated by the optical region, it is possible to form a highly accurate pattern without fear of color mixing even when the thickness of the film is increased to reduce the dye content. Further, if flattening by CMP is performed, even when the color filter material adheres to a place other than a predetermined place, it can be surely removed and the remaining can be prevented. The level difference between the adjacent color filters can be further reduced, and the thickness can be further reduced.

本発明は、上記カラーフィルタの製造方法において、前記透光性膜の一部を残すように開口を形成する工程を含む。
この構成によれば、すべてのカラーフィルタの位置を１つの工程で決定できるので精度の向上をはかることができるという効果がある。 The present invention includes the step of forming an opening so as to leave a part of the translucent film in the method for manufacturing a color filter.
According to this configuration, since the positions of all the color filters can be determined in one step, there is an effect that accuracy can be improved.

本発明は、基体表面に、第１の色のカラーフィルタを構成する第１のカラーフィルタと、前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを構成する第２のカラーフィルタとを配列してなるカラーフィルタを製造する方法であって、前記基体表面に、第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタが離間するように配列されたカラーフィルタのパターンを形成する工程と、各色のカラーフィルタのパターンを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程とを含む。
この構成によれば、容易にカラーフィルタの上層を光学領域が覆う構造のカラーフィルタを容易に形成することができる。 According to the present invention, a first color filter constituting a color filter of a first color and a second color filter constituting a color filter of a second color different from the first color are formed on a substrate surface. A method of manufacturing an arrayed color filter, the method comprising: forming a color filter pattern in which a first color filter and a second color filter are spaced apart from each other on the surface of the substrate; Forming a translucent film that forms an optical region so as to cover the pattern of the color filter.
According to this configuration, it is possible to easily form a color filter having a structure in which the optical layer covers the upper layer of the color filter.

本発明は、上記カラーフィルタを製造する方法において、前記光学領域を形成する工程が、カラーフィルタ材料を充填する工程の後に、透光性膜を形成する工程と、前記透光性膜をパターニングし、前記カラーフィルタ上面および側面にレンズ面を形成するように前記透光性膜を形状加工する工程とを含む。
この構成によれば、レンズ面の形成がなだらかに連続するように形成することが容易に可能となる。 According to the present invention, in the method for manufacturing a color filter, the step of forming the optical region includes a step of forming a translucent film after a step of filling a color filter material, and patterning the translucent film. And processing the shape of the translucent film so as to form lens surfaces on the upper and side surfaces of the color filter.
According to this configuration, the lens surface can be easily formed so as to be smoothly continuous.

本発明は、基体表面に、第１の色のカラーフィルタを構成する第１のマイクロレンズと、前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを構成する第２のマイクロレンズとを配列してなる上記マイクロレンズを製造する方法であって、前記基体表面に、第１のカラーフィルタを形成する工程と、前記第１のカラーフィルタのパターンを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程と、前記基体表面に、前記第１のカラーフィルタとは離間するように第２のカラーフィルタを形成する工程と、前記第２のカラーフィルタを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程と前記透光性膜をパターニングし、レンズ面を形成する工程とを含む。
この構成によれば、色毎に隔離形成することになるため、染料カラーフィルタを使用するのに適している。 According to the present invention, a first microlens constituting a first color filter and a second microlens constituting a second color filter different from the first color are provided on a substrate surface. A method for producing the microlenses arranged as described above, wherein a step of forming a first color filter on the surface of the substrate, and a light transmitting method for forming an optical region so as to cover the pattern of the first color filter Forming a conductive film, forming a second color filter on the surface of the substrate so as to be separated from the first color filter, and forming an optical region so as to cover the second color filter Forming a translucent film, and patterning the translucent film to form a lens surface.
According to this configuration, separation is formed for each color, which is suitable for using a dye color filter.

本発明は、上記固体撮像素子の製造方法であって、画素を構成する複数の光電変換領域を備えた光電変換部と、前記光電変換部に接続される配線層を含む周辺回路部とを形成した基体表面に、前記基体表面に、第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタが離間するように配列されたカラーフィルタのパターンを形成する工程と、各色のカラーフィルタのパターンを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程とを含む。
この構成によれば、表面の平坦化をはかることができ、上層に、別途平坦化膜を形成することなく、マイクロレンズを形成することもできる。 The present invention is a method of manufacturing the solid-state imaging device, wherein a photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion regions constituting a pixel and a peripheral circuit unit including a wiring layer connected to the photoelectric conversion unit are formed. Forming a color filter pattern in which the first color filter and the second color filter are spaced apart from each other on the surface of the substrate, and optically covering the color filter pattern of each color. Forming a translucent film for forming the region.
According to this configuration, the surface can be flattened, and a microlens can be formed without forming a separate flattening film on the upper layer.

本発明は、上記固体撮像素子の製造方法であって、前記透光性膜の一部がレンズ面を構成するように、レンズ加工を行う工程とを含む。その際、透光性膜としてレンズを構成するレンズ材を使用しても良い。 The present invention is a method of manufacturing the solid-state imaging device, and includes a step of performing lens processing so that a part of the translucent film constitutes a lens surface. At that time, a lens material constituting the lens may be used as the light-transmitting film.

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第１の色、前記第２の色、および第３の色が、青色、赤色、および緑色のいずれかであるものを含む。 Moreover, the manufacturing method of the solid-state image sensor of the present invention includes a method in which the first color, the second color, and the third color are any one of blue, red, and green.

この方法により、フルカラーの固体撮像素子を効率よく形成することができる。 By this method, a full-color solid-state imaging device can be efficiently formed.

また本発明の固体撮像素子の製造方法は、画素を構成する複数の光電変換領域を備えた光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部と、前記電荷転送部に接続される配線層を含む周辺回路部とを形成した基体表面に、前記基体表面に、第１のカラーフィルタを形成する工程と、この上層に透光性膜を形成し、この透光性膜に第２のカラーフィルタを形成するための開口を形成する開口形成工程と、この開口に、第２のカラーフィルタを形成する工程と、この透光性膜がレンズ面を構成するように透光性膜を形状加工する工程とを含む。
この方法により、１つの色のカラーフィルタを形成した後に透光性材料で構成された透光性膜で覆って、次に形成するカラーフィルタの部分の透光性膜に開口を形成するというプロセスの繰り返しで形成でき、これにより各色のフィルタが形成工程中に接触することがないため、染料などの溶出・混入による混色を防止することができる。 The solid-state imaging device manufacturing method of the present invention includes a photoelectric transfer unit including a plurality of photoelectric conversion regions constituting a pixel, and a charge transfer including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit. Forming a first color filter on the surface of the substrate on the surface of the substrate on which a portion and a peripheral circuit portion including a wiring layer connected to the charge transfer portion are formed, and a translucent film as an upper layer Forming an opening for forming an opening for forming a second color filter in the light-transmitting film; forming a second color filter in the opening; and forming the second color filter in the opening; Forming a translucent film so as to form a surface.
By this method, after forming a color filter of one color, it is covered with a translucent film made of a translucent material, and an opening is formed in the translucent film of the color filter portion to be formed next. Thus, it is possible to prevent color mixing due to elution / mixing of dyes and the like because the filters of each color do not come into contact during the forming process.

本発明によれば、集光効率の向上をはかることができる。
すなわち、製造が容易で、透過損失の少ないカラーフィルタを得ることができる。と同時に、光学領域を備えているため、混色のないカラーフィルタ兼用マイクロレンズを形成することができる。
また各色のカラーフィルタの形状は光学領域に形成する開口のパターンで規定されるため、パターンエッジを垂直（急峻）にすることができ、パターン精度の向上をはかることができ、混色の抑制をはかることができる。
加えてカラーフィルタの顔料や染料（残渣）の付着に伴う、しみ、むらの改善をはかることができる。
このカラーフィルタの製造方法を用いた固体撮像素子の製造方法によれば、カラーフィルタ層の単純な薄膜化による感度の向上に比べ、半値幅の広がりを防止することができることと、もれの分光透過率が平坦化するため、色相分離特性が良好でまた蛍光灯下で肌色の色相が悪化しにくくなる。
また、カラーフィルタの混色を防ぐとともに薄型化を実現することができ、薄型で微細な高感度の固体撮像素子を提供することができる。
さらにまた色シェーディングの補正が容易である。
さらにまたカラーフィルタの位置ずれに対する許容度も大きい。 According to the present invention, the light collection efficiency can be improved.
That is, a color filter that is easy to manufacture and has little transmission loss can be obtained. At the same time, since the optical region is provided, it is possible to form a color filter combined microlens without color mixture.
In addition, since the shape of the color filter for each color is defined by the pattern of the opening formed in the optical region, the pattern edge can be made vertical (steep), the pattern accuracy can be improved, and color mixing can be suppressed. be able to.
In addition, stains and unevenness associated with adhesion of pigments and dyes (residues) on the color filter can be improved.
According to the solid-state imaging device manufacturing method using this color filter manufacturing method, it is possible to prevent the half-value width from spreading compared to the improvement in sensitivity by simply reducing the thickness of the color filter layer, and the leakage spectrum. Since the transmittance is flattened, the hue separation characteristic is good, and the hue of the skin color is hardly deteriorated under a fluorescent lamp.
Further, color mixing of the color filter can be prevented and the thickness can be reduced, and a thin and fine high-sensitivity solid-state imaging device can be provided.
Furthermore, it is easy to correct color shading.
Furthermore, the tolerance for the positional deviation of the color filter is large.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施の形態で説明するカラーフィルタは、例えば固体撮像素子に用いられるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The color filter described in the present embodiment is used for a solid-state image sensor, for example.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１を説明するための固体撮像素子の断面概略説明図、図２は断面図、図３は平面模式図である（図２は、図３のＡ−Ａ線断面模式図）。図４（ａ）および（ｂ）はこのカラーフィルタを説明する模式図（図４（ａ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図）、図５乃至図１０はこの固体撮像素子のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。
この固体撮像素子は、図１に示すように、フォトダイオード３０の上方には、カラーフィルタがレンズ領域を構成する透光性の光学領域５０Ｔを介して各色のカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂが離間するように分離形成されてなることを特徴とする。ここではカラーフィルタの上面にもレンズ面を構成する光学領域５０T が形成されている。各色のカラーフィルタ材料は、各フォトダイオード３０に対向するように、光学領域５０Ｔを構成する樹脂膜に形成された第１乃至第３の開口にそれぞれ各色のカラーフィルタ材料が充填され、第１乃至第３のカラーフィルタとしての赤色のカラーフィルタ５０Ｒと、緑色のカラーフィルタ５０Ｇと、青色のカラーフィルタ５０Ｂとを構成している。ここでは透光性の光学領域５０Ｔを構成する樹脂膜としては、可視光に対して透明なレジスト材料（例えば、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製Ｃシリーズ）や熱硬化性（非感光性）材料などを用いる。そしてこの光学領域５０Ｔに対しフォトリソグラフィまたはドライエッチングでパターニングされた高精度の第１乃至第３の開口パターンが配列されている。このカラーフィルタは、図２および図３に示すように、各フォトダイオード３０それぞれに対応するように赤色のカラーフィルタ５０Ｒと、緑色のカラーフィルタ５０Ｇと、青色のカラーフィルタ５０Ｂとが、フィルタ下平坦化膜７４上で各パターンエッジが垂直となるように形成され、かつ表面が平坦面を構成したことを特徴とするものである。図３では、各フォトダイオード３０に対し、その上方に形成される各色カラーフィルタを示す符号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を付した。 (Embodiment 1)
1 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device for explaining Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view, and FIG. 3 is a schematic plan view (FIG. 2 is an AA view of FIG. 3). Line cross-sectional schematic diagram). 4A and 4B are schematic diagrams for explaining this color filter (FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4B), and FIGS. 5 to 10 are diagrams of this solid-state imaging device. It is process sectional drawing which shows the manufacturing process of a color filter.
As shown in FIG. 1, in this solid-state imaging device, the color filters 50R, 50G, and 50B of each color are separated above the photodiode 30 via a light-transmitting optical region 50T that constitutes a lens region. It is characterized by being formed separately. Here, the optical region 50T constituting the lens surface is also formed on the upper surface of the color filter. The color filter materials of the respective colors are filled with the color filter materials of the respective colors in the first to third openings formed in the resin film constituting the optical region 50T so as to face the photodiodes 30, respectively. A red color filter 50R as a third color filter, a green color filter 50G, and a blue color filter 50B are configured. Here, as the resin film constituting the translucent optical region 50T, a resist material transparent to visible light (for example, C series manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) or a thermosetting (non-photosensitive) material. Etc. are used. High-precision first to third opening patterns patterned by photolithography or dry etching are arranged in the optical region 50T. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the color filter includes a red color filter 50R, a green color filter 50G, and a blue color filter 50B that correspond to the photodiodes 30, respectively. It is characterized in that each pattern edge is formed to be vertical on the chemical film 74 and the surface is a flat surface. In FIG. 3, reference numerals (R, G, B) indicating the color filters formed above the photodiodes 30 are attached to the photodiodes 30.

図４(ａ)および（ｂ）にカラーフィルタを模式的に示す。図４（ａ）は図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。光学領域５０Ｔはエッチバック法により形成された、レンズ面を構成しており、この中心に形成されるカラーフィルタ材料は、感光性を含有しなくてもよい。非感光性カラーフィルタの場合、色材を高密度に充填することができる。 4A and 4B schematically show color filters. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The optical region 50T constitutes a lens surface formed by an etch back method, and the color filter material formed at the center may not contain photosensitivity. In the case of a non-photosensitive color filter, the color material can be filled with high density.

他は通例の構造をなすものであるが、ｎ型のシリコン基板１表面部に光電変換部であるフォトダイオード３０が配列形成され、各フォトダイオード３０で発生した信号電荷を列方向（図３中のＹ方向）に転送するための電荷転送部４０が、列方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード列の間を蛇行して形成される。そして、奇数列のフォトダイオード列が、偶数列のフォトダイオード列に対して、列方向に配列されるフォトダイオード３０の配列ピッチの略１／２列方向にずれるように形成されている。 Others have a usual structure, but photodiodes 30 as photoelectric conversion portions are arrayed on the surface of an n-type silicon substrate 1, and signal charges generated in the photodiodes 30 are arranged in the column direction (in FIG. 3). The charge transfer unit 40 for transferring in the Y direction) meanders between a plurality of photodiode rows composed of a plurality of photodiodes 30 arranged in the column direction. Then, the odd-numbered photodiode rows are formed so as to be shifted in the direction of approximately half the array pitch of the photodiodes 30 arranged in the column direction with respect to the even-numbered photodiode rows.

電荷転送部４０は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板１表面部の列方向に形成された複数本の電荷転送チャネル３３と、電荷転送チャネル３３の上層に形成された電荷転送電極３（第１層電極３ａ、第２層電極３ｂ）と、フォトダイオード３０で発生した電荷を電荷転送チャネル３３に読み出すための電荷読み出し領域３４とを含む。電荷転送電極３は、行方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向（図３中のＸ方向）に延在する蛇行形状となっている。ここで電荷転送電極３は第１層電極上に電極間絶縁膜を介して第２層電極を形成しＣＭＰにより平坦化して単層電極構造としたものであるが、単層電極構造に限らず、第１層電極の一部を第２層電極が覆うように形成した二層電極構造であっても良い。 The charge transfer unit 40 includes a plurality of charge transfer channels 33 formed in the column direction of the surface portion of the silicon substrate 1 corresponding to each of the plurality of photodiode columns, and a charge transfer formed in the upper layer of the charge transfer channel 33. It includes an electrode 3 (first layer electrode 3a, second layer electrode 3b) and a charge readout region 34 for reading out charges generated in the photodiode 30 to the charge transfer channel 33. The charge transfer electrode 3 has a meandering shape extending in the row direction (X direction in FIG. 3) as a whole between a plurality of photodiode rows composed of a plurality of photodiodes 30 arranged in the row direction. . Here, the charge transfer electrode 3 has a single layer electrode structure in which a second layer electrode is formed on the first layer electrode via an interelectrode insulating film and is flattened by CMP, but is not limited to a single layer electrode structure. A two-layer electrode structure in which a part of the first layer electrode is covered with the second layer electrode may be used.

図２に示すように、シリコン基板１の表面にはｐウェル層１Ｐが形成され、ｐウェル層１Ｐ内に、ｐｎ接合を形成するｎ領域３０ｂが形成されると共に表面にｐ領域３０ａが形成され、フォトダイオード３０を構成しており、このフォトダイオード３０で発生した信号電荷は、ｎ領域３０ｂに蓄積される。 As shown in FIG. 2, a p-well layer 1P is formed on the surface of the silicon substrate 1, an n-region 30b forming a pn junction is formed in the p-well layer 1P, and a p-region 30a is formed on the surface. The photodiode 30 is configured, and the signal charge generated in the photodiode 30 is accumulated in the n region 30b.

そしてこのフォトダイオード３０の右方には、少し離間してｎ領域からなる電荷転送チャネル３３が形成される。ｎ領域３０ｂと電荷転送チャネル３３の間のｐウェル層１Ｐに電荷読み出し領域３４が形成される。 On the right side of the photodiode 30, a charge transfer channel 33 composed of an n region is formed with a slight distance. A charge readout region 34 is formed in the p-well layer 1P between the n region 30b and the charge transfer channel 33.

シリコン基板１表面にはゲート酸化膜２が形成され、電荷読み出し領域３４と電荷転送チャネル３３の上には、ゲート酸化膜２を介して、第１の電極３ａと第２の電極３ｂが形成される。第１の電極３ａと第２の電極３ｂの間は電極間絶縁膜５が形成されている。垂直転送チャネル３３の右側にはｐ^＋領域からなるチャネルストップ３２が設けられ、隣接するフォトダイオード３０との分離がなされている。 A gate oxide film 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1, and a first electrode 3 a and a second electrode 3 b are formed on the charge readout region 34 and the charge transfer channel 33 via the gate oxide film 2. The An interelectrode insulating film 5 is formed between the first electrode 3a and the second electrode 3b. A channel stop 32 made of a p ⁺ region is provided on the right side of the vertical transfer channel 33, and is separated from the adjacent photodiode 30.

電荷転送電極３の上層には酸化シリコン膜などの絶縁膜６、反射防止層７が形成され、更にその上に中間層７０が形成される。中間層７０のうち、７１は遮光膜、７２はＢＰＳＧ（borophospho silicate glass）からなる絶縁膜、７３はＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）、７４は透明樹脂等からなるフィルタ下平坦化膜である。遮光膜７１は、フォトダイオード３０の開口部分を除いて設けられる。中間層７０上方には、レンズ面を構成するカラーフィルタが設けられる。カラーフィルタを構成する各色のカラーフィルタ５０Ｒ，Ｇ，Ｂはレンズ面を構成する光学領域５０Ｔで覆われている。 An insulating film 6 such as a silicon oxide film and an antireflection layer 7 are formed on the charge transfer electrode 3, and an intermediate layer 70 is further formed thereon. Of the intermediate layer 70, 71 is a light shielding film, 72 is an insulating film made of BPSG (borophosphosilicate glass), 73 is an insulating film (passivation film) made of P-SiN, and 74 is a flattening film under a filter made of transparent resin or the like. It is. The light shielding film 71 is provided except for the opening of the photodiode 30. A color filter constituting a lens surface is provided above the intermediate layer 70. The color filters 50R, G, B of each color constituting the color filter are covered with an optical region 50T constituting the lens surface.

本実施の形態の固体撮像素子は、フォトダイオード３０で発生した信号電荷がｎ領域３０ｂに蓄積され、ここに蓄積された信号電荷が、電荷転送チャネル３３によって列方向に転送され、転送された信号電荷が図示しない水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）によって行方向に転送され、転送された信号電荷に応じた色信号が図示しないアンプから出力されるように構成されている。すなわちシリコン基板１上に、光電変換部、電荷転送部、ＨＣＣＤ、及びアンプを含む領域である固体撮像素子部と、固体撮像素子の周辺回路（ＰＡＤ部等）が形成される領域である周辺回路部とが形成されて固体撮像素子を構成している。 In the solid-state imaging device according to the present embodiment, signal charges generated in the photodiode 30 are accumulated in the n region 30b, and the accumulated signal charges are transferred in the column direction by the charge transfer channel 33, and the transferred signals are transferred. The charge is transferred in the row direction by a horizontal charge transfer path (HCCD) (not shown), and a color signal corresponding to the transferred signal charge is output from an amplifier (not shown). In other words, on the silicon substrate 1, a solid-state imaging device unit that is a region including a photoelectric conversion unit, a charge transfer unit, an HCCD, and an amplifier, and a peripheral circuit that is a region where peripheral circuits (PAD unit and the like) of the solid-state imaging device are formed. Are formed to constitute a solid-state imaging device.

次に上述した固体撮像素子の製造工程を説明する。
まず、カラーフィルタ形成前までの製造工程について説明する。
ｎ型のシリコン基板１表面に、不純物を導入し、ｐウェル層１Ｐ、電荷転送チャネル３３、電荷読み出し領域３４、チャネルストップ層３２などを形成した後、ゲート酸化膜２を成膜する。続いて、このゲート酸化膜２上に、第１層電極３ａを構成する第１導電性膜を成膜し、パターニングを行って第１層電極３ａ及び周辺回路の配線を形成する。次に、第１層電極３ａの周囲に酸化シリコン膜からなる絶縁膜５を成膜し、その上に第２層電極３ｂを構成する第２導電性膜を成膜する。次に、ＣＭＰにより第２導電性膜３ｂの平坦化を行い、パターニングし、第２層電極３ｂを形成する。次に、これら電荷転送電極３を覆うように絶縁膜６を成膜した後、フォトダイオード領域のｎ領域３０ｂおよびｐ領域３０ａを形成した後、フォトダイオード領域の受光領域に開口するように遮光膜７１を形成する。次に、絶縁膜７２を成膜し、これを高温リフローにより平坦化を行う。 Next, the manufacturing process of the above-described solid-state imaging device will be described.
First, the manufacturing process before forming the color filter will be described.
Impurities are introduced into the surface of the n-type silicon substrate 1 to form a p-well layer 1P, a charge transfer channel 33, a charge readout region 34, a channel stop layer 32, and the like, and then a gate oxide film 2 is formed. Subsequently, a first conductive film constituting the first layer electrode 3a is formed on the gate oxide film 2, and patterning is performed to form the first layer electrode 3a and peripheral circuit wiring. Next, an insulating film 5 made of a silicon oxide film is formed around the first layer electrode 3a, and a second conductive film constituting the second layer electrode 3b is formed thereon. Next, the second conductive film 3b is planarized by CMP and patterned to form the second layer electrode 3b. Next, after forming the insulating film 6 so as to cover the charge transfer electrodes 3, the n region 30b and the p region 30a in the photodiode region are formed, and then the light shielding film is opened to the light receiving region in the photodiode region. 71 is formed. Next, an insulating film 72 is formed and planarized by high temperature reflow.

次に、この絶縁膜７２の周辺回路上部にコンタクトホールを形成した後、金属材料を成膜し、パターニングしてボンディングパッド（図示せず）を形成する。そして、ＣＶＤ法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜７３を成膜し、ボンディングパッド上のパッシベーション膜を選択的にエッチング除去して開口を形成し、ボンディングパッドを露出させる。この後、Ｈ_２を含む不活性ガス雰囲気内でシンタリングを行った後、スピンコート法により、平坦化膜を成膜する。ここでは他の平坦化膜との混同を避けるために、この平坦化膜をフィルタ下平坦化膜７４と指称する。ここまでの製造工程は、通例の方法である。このフィルタ下平坦化膜７４としては、前記透光性領域と同様、可視光に対して透明なレジスト材料（例えば、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製Ｃシリーズなど）を用いる。 Next, after forming a contact hole in the upper part of the peripheral circuit of the insulating film 72, a metal material is formed and patterned to form a bonding pad (not shown). Then, a passivation film 73 made of a silicon nitride film is formed by a CVD method, and the passivation film on the bonding pad is selectively etched away to form an opening to expose the bonding pad. Thereafter, sintering is performed in an inert gas atmosphere containing H _2, and then a planarizing film is formed by spin coating. Here, in order to avoid confusion with other planarization films, this planarization film is referred to as an under-filter planarization film 74. The manufacturing process so far is a usual method. As the planarizing film 74 under the filter, a resist material that is transparent to visible light (for example, C series manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) is used as in the light-transmitting region.

なお、フィルタ下平坦化膜７４は下層が平坦である場合には必須ではなく、以下の工程ではフィルタ下平坦化膜７４を用いない例について説明する。 The under-filter flattening film 74 is not essential when the lower layer is flat, and an example in which the under-filter flattening film 74 is not used in the following steps will be described.

次に、カラーフィルタの製造工程について図５乃至図１０を参照して詳細に説明する。
これらは、本実施の形態のカラーフィルタの各製造工程を示す図であり、各図において赤色のカラーフィルタには“５０Ｒ”、緑色のカラーフィルタには“５０Ｇ”、青色のカラーフィルタには“５０Ｂ”の文字を付した。本実施の形態では、平坦化のためのＣＭＰ処理を行うが、ＲＧＢの各カラーフィルタ材料として、ＣＭＰ処理において研磨レートがレジストと１：１程度となるような材料を用いる。尚、本実施の形態における“Ｂ”は、第１の色に該当し、“Ｒ”と“Ｇ”は、第２の色および第３の色に該当するものとする。各平面図において絶縁膜７２よりも下層は省略するものとする。 Next, the manufacturing process of the color filter will be described in detail with reference to FIGS.
These are diagrams showing each manufacturing process of the color filter of the present embodiment. In each drawing, “50R” is used for the red color filter, “50G” is used for the green color filter, and “50G” is used for the blue color filter. The letter “50B” was added. In this embodiment, a CMP process for planarization is performed. As each RGB color filter material, a material whose polishing rate is about 1: 1 with the resist in the CMP process is used. In the present embodiment, “B” corresponds to the first color, and “R” and “G” correspond to the second color and the third color. In each plan view, the lower layer than the insulating film 72 is omitted.

まず、図５（ａ）に示すように、平坦化膜７２上に配線層(図示せず)を形成した後、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜７３を形成し、このパッシベーション膜７３上に、図５（ｂ）に示すように、塗布法により透光性の光学領域５０Ｔを形成するための樹脂膜を形成する。 First, as shown in FIG. 5A, after a wiring layer (not shown) is formed on the planarizing film 72, a passivation film 73 made of a silicon nitride film is formed by plasma CVD, and this passivation film 73 is formed. On the top, as shown in FIG. 5B, a resin film for forming the translucent optical region 50T is formed by a coating method.

そして図６（ａ）に示すように、フォトリソグラフィにより、レジストパターンＲ１を形成する。この後図６（ｂ）に示すように、レジストパターンＲ１をマスクとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、第１の開口Ｏ１を形成する。 Then, as shown in FIG. 6A, a resist pattern R1 is formed by photolithography. Thereafter, as shown in FIG. 6B, a first opening O1 is formed by reactive ion etching (RIE) using the resist pattern R1 as a mask.

そして、第１の色のカラーフィルタ材料として青色カラーフィルタ材料を０．５〜２．０μｍとなるように塗布する。このカラーフィルタ材料は感光性を有しないものとする。この工程により、青色カラーフィルタ材料が第１の開口Ｏ１に充填される。そしてこの状態で、青色のカラーフィルタ材料のパターンに熱処理及び紫外線照射を行うことによって硬化し（図６（ｃ））、ＣＭＰにより平坦化を行い、青色カラーフィルタ５０Ｂが形成される（図６（ｄ））。 Then, a blue color filter material is applied as a color filter material of the first color so as to be 0.5 to 2.0 μm. This color filter material has no photosensitivity. By this step, the blue color filter material is filled in the first opening O1. In this state, the blue color filter material pattern is cured by heat treatment and ultraviolet irradiation (FIG. 6C), and planarized by CMP to form a blue color filter 50B (FIG. 6B). d)).

この後、図７（ａ）に示すように、赤色のカラーフィルタパターンを形成するためのレジストパターンＲ２をフォトリソグラフィにより形成する。ここでは、赤色のカラーフィルタとなる領域に開口を有する形状となっている。 Thereafter, as shown in FIG. 7A, a resist pattern R2 for forming a red color filter pattern is formed by photolithography. Here, it has a shape having an opening in a region to be a red color filter.

この後、図７（ｂ）に示すように、このレジストパターンＲ２をマスクとして異方性ドライエッチングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、赤色のカラーフィルタ材料のパターンを形成するための第2の開口Ｏ2を形成する。ここでも下層の窒化シリコン膜７３がエッチングストッパとして作用する。 Thereafter, as shown in FIG. 7B, reactive ion etching (RIE), which is anisotropic dry etching, is performed using the resist pattern R2 as a mask to form a red color filter material pattern. Two openings O2 are formed. Again, the underlying silicon nitride film 73 acts as an etching stopper.

そして、レジストパターンＲ２を残したまま、赤色のカラーフィルタ材料Ｒを膜厚０．５〜２．０μｍとなるように塗布し、赤色のカラーフィルタ材料のパターンに熱処理及び紫外線照射を行うことによって硬化する（図７（ｃ））。
この後ＣＭＰを行い表面を平坦化して、赤色のカラーフィルタ５０Ｒを形成する（図８（ａ））。 Then, while leaving the resist pattern R2, the red color filter material R is applied so as to have a film thickness of 0.5 to 2.0 μm, and the pattern of the red color filter material is cured by heat treatment and ultraviolet irradiation. (FIG. 7C).
Thereafter, CMP is performed to flatten the surface to form a red color filter 50R (FIG. 8A).

この後、図８（ｂ）に示すように、緑色のカラーフィルタパターンを形成するためのレジストパターンＲ３をフォトリソグラフィにより形成する。ここでは、緑色のカラーフィルタとなる領域に開口を有する形状となっている。 Thereafter, as shown in FIG. 8B, a resist pattern R3 for forming a green color filter pattern is formed by photolithography. Here, it has a shape having an opening in a region to be a green color filter.

この後、図８（ｃ）に示すように、このレジストパターンＲ３をマスクとして異方性ドライエッチングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、緑色のカラーフィルタ材料のパターンを形成するための第３の開口Ｏ３を形成する。ここでも下層の窒化シリコン膜７３がエッチングストッパとして作用する。 Thereafter, as shown in FIG. 8C, reactive ion etching (RIE), which is anisotropic dry etching, is performed using the resist pattern R3 as a mask to form a green color filter material pattern. 3 openings O3 are formed. Again, the underlying silicon nitride film 73 acts as an etching stopper.

そして、レジストパターンＲ３を残したまま、緑色のカラーフィルタ材料５０Ｇ（Ｇ）を塗布し、緑色のカラーフィルタ材料のパターンに熱処理及び紫外線照射を行うことによって硬化する（図９（ａ））。
この後ＣＭＰを行い表面を平坦化して、緑色のカラーフィルタ５０Ｇを形成する（図９（ｂ））。 Then, while leaving the resist pattern R3, the green color filter material 50G (G) is applied, and the pattern of the green color filter material is cured by heat treatment and ultraviolet irradiation (FIG. 9A).
Thereafter, CMP is performed to flatten the surface to form a green color filter 50G (FIG. 9B).

このＣＭＰ処理により、各色のカラーフィルタの表面が平坦であり、残渣もなく高精度のカラーフィルタパターンの形成が可能となる。 By this CMP process, the color filter surface of each color is flat, and a highly accurate color filter pattern can be formed without residue.

そして、このカラーフィルタの上に、可視光に対して透明な感光性の樹脂材料５０Ｔ（例えば富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製Ｃシリーズ）を塗布し(図９（ｃ）)、この上層にさらにレジストＲを塗布しこれをフォトリソグラフィによりパターニングし(図１０（ａ）)、メルト法によってレジストＲにレンズ面を形成し、エッチバックする(図１０（ｂ）)ことで、図２に示すような固体撮像素子が形成される。 Then, a photosensitive resin material 50T that is transparent to visible light (for example, C series manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) is applied on the color filter (FIG. 9 (c)). As shown in FIG. 2, a resist R is applied and patterned by photolithography (FIG. 10A), a lens surface is formed on the resist R by a melt method, and etched back (FIG. 10B). A solid-state imaging device is formed.

このように、隣接するカラーフィルタの間および上にはレンズ面を構成する光学領域５０Ｔが存在しているため、感度の向上をはかることができるとともに、混色の発生を確実に防ぐことができる。また、本実施の形態の製造方法によれば、光学領域５０Ｔとなる樹脂膜に対してフォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとして順次ＲＩＥにより樹脂膜をドライエッチングして開口を形成し、順次カラーフィルタ材料を充填していくため、感光基を用いることなく着色基などフィルタ成分として必要な材料のみで構成することができ、より薄型で高精度のパターン形成が可能である。また、カラーフィルタのパッシベーション膜７３（平坦化膜７４）表面からの高さを従来よりも低くすることができるため、固体撮像素子の薄型化が可能となる。この結果、斜め入射光に対するマージンが広がり、高感度の固体撮像素子を製造することが可能となる。 As described above, since the optical region 50T constituting the lens surface exists between and above the adjacent color filters, the sensitivity can be improved and the occurrence of color mixing can be surely prevented. Also, according to the manufacturing method of the present embodiment, the resin film is sequentially dry-etched by RIE using the resist pattern formed by photolithography as a mask with respect to the resin film to be the optical region 50T, and the openings are sequentially formed. Since the filter material is filled, it is possible to form only a material necessary as a filter component such as a coloring group without using a photosensitive group, and a thinner and more accurate pattern can be formed. In addition, since the height of the color filter from the surface of the passivation film 73 (flattening film 74) can be made lower than before, the solid-state imaging device can be made thinner. As a result, a margin for obliquely incident light is widened, and a highly sensitive solid-state imaging device can be manufactured.

又、カラーフィルタ材料として、染料系あるいは顔料分散型のカラーフィルタ材料を用いた場合には、カラーフィルタ材料のパターンを形成後、水洗時に残渣が発生し、これが他の色のカラーフィルタ上に付着して、光学特性、特に画質を劣化させる要因となってしまうが、本実施の形態によれば、ＣＭＰ処理によって上記残渣も除去することができるため、画質劣化を防ぐことができる。特に染料系のカラーフィルタ材料の場合には染料の染み出しなどが問題になるが本発明によれば光学領域により各色のカラーフィルタが分離されているため、確実に染み出しを防ぐことができる。 In addition, when a dye-based or pigment-dispersed color filter material is used as the color filter material, a residue is generated during washing with water after forming the pattern of the color filter material, which adheres to the color filters of other colors. Then, although it becomes a factor that degrades the optical characteristics, particularly the image quality, according to the present embodiment, the residue can also be removed by the CMP process, so that the image quality degradation can be prevented. In particular, in the case of a dye-based color filter material, there is a problem of dye bleeding, but according to the present invention, since the color filters of each color are separated by the optical region, it is possible to reliably prevent the bleeding.

又、本実施の形態の方法で得られたカラーフィルタは、その表面が平坦化されているため、平坦化膜を形成せずに、カラーフィルタ表面にマイクロレンズ６１を直接形成することも可能である。 Further, since the surface of the color filter obtained by the method of the present embodiment is flattened, the microlens 61 can be directly formed on the surface of the color filter without forming a flattening film. is there.

又、本実施の形態では、すでに形成した青色のカラーフィルタ５０ＢなどをストッパとしてＣＭＰ処理を行っているが、ストッパを用いないでＣＭＰ処理を行うことも可能である。この場合は、公知の終点検出機能又は時間研磨を利用して、青色のカラーフィルタ５０Ｂの平坦化膜７４表面からの高さよりも高い位置にある赤色のカラーフィルタ５０Ｒ及び緑色のカラーフィルタ５０Ｇの厚さが５０ｎｍ以下になるようにＣＭＰ処理を行えば良い。この５０ｎｍは段差として許容しうる範囲の値である。又、この場合、カラーフィルタの形成順序は上述したものに限定されることなく適宜変更可能である。 In this embodiment, the CMP process is performed using the already formed blue color filter 50B or the like as a stopper, but it is also possible to perform the CMP process without using the stopper. In this case, the thickness of the red color filter 50R and the green color filter 50G at a position higher than the height of the blue color filter 50B from the surface of the planarizing film 74 is utilized by using a known end point detection function or time polishing. The CMP process may be performed so that the thickness is 50 nm or less. This 50 nm is a value in a range that is acceptable as a step. In this case, the order of forming the color filters is not limited to that described above, and can be changed as appropriate.

又、本実施の形態では、フォトダイオードがハニカム状に配設された構成の固体撮像素子について説明したが、これに限定されることなく、複数のフォトダイオードが正方格子状に配設された構成の固体撮像素子にも本発明を適用可能である。 In this embodiment, the solid-state imaging device having a configuration in which photodiodes are arranged in a honeycomb shape has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a configuration in which a plurality of photodiodes are arranged in a square lattice shape is described. The present invention can also be applied to other solid-state imaging devices.

又、本実施の形態では、ＲＧＢの原色系のカラーフィルタを例にしたが、シアン、マゼンタ、イエローの補色系のカラーフィルタであっても本発明を適用可能である。 In this embodiment, an RGB primary color filter is used as an example, but the present invention can also be applied to cyan, magenta, and yellow complementary color filters.

(実施の形態２)
次に本発明の実施の形態２について説明する。
前記実施の形態では、カラーフィルタの側面および上面をレンズ面で覆った構造について説明したが、本実施の形態では図１１に示すように、カラーフィルタの上面は平坦面となっており、側面のみがレンズ面で覆われたことを特徴とするものである。
製造に際しては、レンズ材料となる感光性の樹脂膜５０Ｔを形成し、この膜にフォトリソグラフィにより、開口を形成し、それぞれの色のカラーフィルタ材を充填し、ＣＭＰにより表面の平坦化を行うことによって得られる。
すなわち、図１２（ａ）に示すように樹脂膜５０Ｔを形成し、これをフォトリソグラフィによりパターニングする。
この後、図１２（ｂ）に示すように、樹脂膜５０Ｔを溶融し、レンズ面を形成する。
そしてさらに、図１２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィにより、カラーフィルタ材を充填するための開口を形成する。
このようにして形成された開口にカラーフィルタ材料を順次充填し、平坦化し、図１１に示したように、表面の平坦なカラーフィルタを備えた光学系を形成することが可能となる。
ここで平坦化に際してはエッチバックあるいはＣＭＰが用いられるが、樹脂膜５０Ｔの形状を維持するために綿密な注意を払う必要がある。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the above embodiment, the structure in which the side surface and the upper surface of the color filter are covered with the lens surface has been described. However, in this embodiment, the upper surface of the color filter is a flat surface as shown in FIG. Is covered with a lens surface.
In manufacturing, a photosensitive resin film 50T as a lens material is formed, an opening is formed in the film by photolithography, a color filter material of each color is filled, and the surface is flattened by CMP. Obtained by.
That is, as shown in FIG. 12A, a resin film 50T is formed and patterned by photolithography.
Thereafter, as shown in FIG. 12B, the resin film 50T is melted to form a lens surface.
Further, as shown in FIG. 12C, an opening for filling the color filter material is formed by photolithography.
The openings thus formed are sequentially filled with a color filter material and flattened to form an optical system having a color filter with a flat surface as shown in FIG.
Here, etch back or CMP is used for planarization, but careful attention must be paid to maintain the shape of the resin film 50T.

(実施の形態３)
次に本発明の実施の形態３について説明する。
前記実施の形態では、カラーフィルタの側面および上面をレンズ面で覆った構造について説明したが、本実施の形態では図１３に示すように、カラーフィルタの上面はレンズ面の一部を構成し、側面のレンズ領域すなわち光学領域５０Ｔと連続的なレンズ面を構成したことを特徴とするものである。 (Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the above embodiment, the structure in which the side surface and the upper surface of the color filter are covered with the lens surface has been described. However, in this embodiment, as shown in FIG. 13, the upper surface of the color filter constitutes a part of the lens surface, A lens surface continuous with the lens region on the side surface, that is, the optical region 50T is formed.

製造に際しては、図１４（ａ）に示すように各色のカラーフィルタ層を順次、透光性膜で被覆しながら、順次レンズ材料となる光学材料５０Ｔを形成し、図１４（ｂ）に示すようにそれぞれの色のカラーフィルタ５０Ｒ，Ｇ，Ｂを、光学領域５０Ｔを形成するための透光性膜で被覆する。なおここでは途中の工程を省略するが通常の方法で形成される。 At the time of manufacturing, as shown in FIG. 14 (a), an optical material 50T as a lens material is sequentially formed while sequentially covering the color filter layers of the respective colors with a translucent film, as shown in FIG. 14 (b). The color filters 50R, G, and B of the respective colors are covered with a translucent film for forming the optical region 50T. In this case, the intermediate process is omitted, but it is formed by a normal method.

そして図１５（ａ）に示すように、この上層にフォトリソグラフィによりレジストパターンＲ４を形成し、図１５（ｂ）に示すように溶融して、レンズ形状をなすようにする。 Then, as shown in FIG. 15A, a resist pattern R4 is formed on the upper layer by photolithography, and is melted as shown in FIG. 15B to form a lens shape.

この状態でレジストパターンＲ４をマスクとしてエッチバックを行い、レンズ面を形成し図１３に示したレンズ形状を得る。 In this state, etching back is performed using the resist pattern R4 as a mask to form a lens surface to obtain the lens shape shown in FIG.

この方法により、１つの色のカラーフィルタを形成した後に透光性材料で構成された透光性膜で覆って、次に形成するカラーフィルタの部分の透光性膜に開口を形成するというプロセスの繰り返しで形成できるため、これにより各色のフィルタが形成工程中に接触することがないため、染料などの溶出・混入による混色を防止することができる。 By this method, after forming a color filter of one color, it is covered with a translucent film made of a translucent material, and an opening is formed in the translucent film of the color filter portion to be formed next. Therefore, the filters of each color do not come into contact with each other during the forming process, so that it is possible to prevent color mixing due to elution and mixing of dyes and the like.

またカラーフィルタ領域と光学領域とはほぼエッチング速度が等しくなるような材料で形成するのが望ましい。この方法によれば、なめらかな連続面をもつ光学領域を形成することが可能となる。
レンズ形状の、製造に際しては、透光性膜でカラーフィルタ上を被覆した後、透光性膜の上面部にのみトレンチを形成し、リフローにより溝のエッジを丸くし、さらにエッチバックを行うことによりレンズ面を形成することも可能である。 Further, it is desirable to form the color filter region and the optical region with materials that have substantially the same etching rate. According to this method, an optical region having a smooth continuous surface can be formed.
In manufacturing the lens shape, after covering the color filter with a translucent film, form a trench only on the upper surface of the translucent film, round the edge of the groove by reflow, and perform etch back It is also possible to form a lens surface.

この構成によれば、集光性に優れ高感度でかつ混色を防止しマイクロレンズとカラーフィルタ層を一体化することができることから、より薄型化が可能であり、携帯端末などの電子機器における固体撮像素子として有用である。 According to this configuration, since it is excellent in light condensing property and has high sensitivity and prevents color mixing, and the microlens and the color filter layer can be integrated, it can be made thinner and solid in electronic devices such as portable terminals. It is useful as an image sensor.

本発明の実施の形態１のマイクロレンズの断面概略図1 is a schematic cross-sectional view of a microlens according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の断面概要図1 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. 図２の平面模式図2 is a schematic plan view of FIG. 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの構造を示す模式図Schematic diagram showing the structure of the color filter and microlens of the first embodiment 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of this Embodiment 1. 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of this Embodiment 1. 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of this Embodiment 1. 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of this Embodiment 1. 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of this Embodiment 1. 本実施の形態１のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of this Embodiment 1. 本発明の実施の形態２のカラーフィルタ兼マイクロレンズの断面概略図Sectional schematic diagram of color filter and microlens according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態２のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３のカラーフィルタ兼マイクロレンズの断面概略図Sectional schematic diagram of color filter and microlens according to the third embodiment of the present invention 本発明の実施の形態３のカラーフィルタ兼マイクロレンズの構造を示す模式図Schematic diagram showing the structure of the color filter and microlens according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態３のカラーフィルタ兼マイクロレンズの製造工程を示す図The figure which shows the manufacturing process of the color filter and micro lens of Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ｎ型シリコン基板
２ゲート酸化膜
３ａ第１層電極
３ｂ第２層電極
５電極間絶縁膜
６絶縁膜
７反射防止層
６１マイクロレンズ
７１遮光膜
７２絶縁（ＢＰＳＧ）膜
７３パッシベーション膜
７４平坦化膜
５０Ｂ，５０Ｒ，５０Ｇカラーフィルタ
５０Ｔ光学領域 1 n-type silicon substrate 2 gate oxide film 3a first layer electrode 3b second layer electrode 5 interelectrode insulating film 6 insulating film 7 antireflection layer 61 microlens 71 light shielding film 72 insulating (BPSG) film 73 passivation film 74 flattening film 50B, 50R, 50G Color filter 50T Optical region

Claims

画素を構成する複数の光電変換領域のそれぞれに対向するように配置され、前記光電変換領域に入射する光を画素毎に色分離するためのフィルタ機能を備えたマイクロレンズであって、
前記マイクロレンズは、第１の色を選択的に透過する第１のカラーフィルタと、前記第１の色とは異なる第２の色を選択的に透過する第２のカラーフィルタとが並置され、
前記第１および第２のカラーフィルタが、周囲に集光機能を有する光学領域を介して隣接するように配置されたマイクロレンズ。 A microlens that is disposed so as to face each of a plurality of photoelectric conversion regions constituting a pixel and has a filter function for color-separating light incident on the photoelectric conversion region for each pixel,
In the microlens, a first color filter that selectively transmits a first color and a second color filter that selectively transmits a second color different from the first color are juxtaposed,
The microlens arrange | positioned so that the said 1st and 2nd color filter may adjoin through the optical area | region which has a condensing function in the circumference | surroundings.

請求項１に記載のマイクロレンズであって、
前記光学領域が、前記第１および第２のカラーフィルタの周囲全体にわたって配置されたレンズ領域であるマイクロレンズ。 The microlens according to claim 1,
A microlens in which the optical region is a lens region disposed over the entire periphery of the first and second color filters.

請求項１に記載のマイクロレンズであって、
前記光学領域に加えて、前記第１および第２のカラーフィルタ上で所望の曲率を有するマイクロレンズを構成するように光学領域が配置されたマイクロレンズ。 The microlens according to claim 1,
A microlens in which an optical region is arranged so as to constitute a microlens having a desired curvature on the first and second color filters in addition to the optical region.

請求項１に記載のマイクロレンズであって、
前記第１および第２のカラーフィルタの上面は所望の曲率を有するマイクロレンズを構成するように形状加工されたマイクロレンズ。 The microlens according to claim 1,
A microlens whose upper surfaces of the first and second color filters are processed to form a microlens having a desired curvature.

請求項４に記載のマイクロレンズであって、
前記第１および第２のカラーフィルタと前記光学領域とが、所望の曲率を有するレンズを構成するように連続した上凸曲面をもつマイクロレンズ。 The microlens according to claim 4,
A microlens having an upward convex curved surface in which the first and second color filters and the optical region constitute a lens having a desired curvature.

請求項２に記載のマイクロレンズであって、
前記第１および第２のカラーフィルタは上面で平坦面を構成するマイクロレンズ。 The microlens according to claim 2,
The first and second color filters are microlenses having a flat surface on the upper surface.

請求項１乃至６のいずれかに記載のマイクロレンズであって、
前記マイクロレンズは、光電変換部の上層に平坦化膜を介して形成されたマイクロレンズ。 The microlens according to any one of claims 1 to 6,
The microlens is a microlens formed on the upper layer of the photoelectric conversion unit via a planarization film.

請求項１乃至７のいずれかに記載のマイクロレンズであって、
前記第１および第２のカラーフィルタは、前記光電変換部に近づくにつれて幅または径が小さくなるようなテーパ面を構成するものであるマイクロレンズ。 The microlens according to any one of claims 1 to 7,
The first and second color filters constitute a microlens having a tapered surface whose width or diameter decreases as the photoelectric conversion unit is approached.

請求項１乃至８のいずれかに記載のマイクロレンズであって、
前記カラーフィルタは、さらに第３の色を選択的に透過する第３のカラーフィルタを含むものであるマイクロレンズ。 The microlens according to any one of claims 1 to 8,
The color filter further includes a third color filter that selectively transmits a third color.

請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロレンズであって、
前記光学領域が、前記カラーフィルタの色毎に異なる面積を持つように構成されたマイクロレンズ。 The microlens according to any one of claims 1 to 9,
The microlens configured such that the optical region has an area different for each color of the color filter.

請求項１乃至９のいずれかに記載のマイクロレンズであって、
前記第１乃至第３のマイクロレンズは、色毎に互いに異なる面積を持つように構成されたマイクロレンズ。 The microlens according to any one of claims 1 to 9,
The first to third microlenses are microlenses configured to have different areas for each color.

請求項１乃至１１のいずれかに記載のマイクロレンズであって、
前記マイクロレンズは、基板の周縁部と中心部とで、前記カラーフィルタの周囲の前記光学領域と前記カラーフィルタとの面積比が異なるマイクロレンズ。 The microlens according to any one of claims 1 to 11,
The micro lens is a micro lens in which an area ratio between the optical region around the color filter and the color filter is different between a peripheral portion and a center portion of the substrate.

請求項１乃至１１のいずれかに記載のマイクロレンズを備え、
画素を構成する複数の光電変換領域を備えた光電変換部と、前記光電変換部に接続される配線層を含む周辺回路部とを具備し、少なくとも光電変換部の上層に前記マイクロレンズを形成してなる固体撮像素子。 A microlens according to any one of claims 1 to 11,
A photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion regions constituting a pixel, and a peripheral circuit unit including a wiring layer connected to the photoelectric conversion unit, and forming the microlens at least above the photoelectric conversion unit A solid-state imaging device.

請求項１３に記載のマイクロレンズを備え、
前記周辺回路部は、前記光電変換部で生成された電荷を転送する電荷転送電極を備えた固体撮像素子。 A microlens according to claim 13,
The peripheral circuit unit is a solid-state imaging device provided with a charge transfer electrode that transfers charges generated by the photoelectric conversion unit.

請求項１４に記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換領域ごとの特性に応じて前記マイクロレンズを構成する第１乃至第３のカラーフィルタと、当該カラーフィルタの周囲の前記光学領域との面積比が異なるように調整された固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 14,
A solid-state imaging device that is adjusted so that the area ratio between the first to third color filters constituting the microlens and the optical region around the color filter is different according to the characteristics of each photoelectric conversion region.

請求項１４に記載の固体撮像素子であって、
前記固体撮像素子を構成する画像撮像領域の中心部と周縁部とで、前記マイクロレンズを構成する第１乃至第３のカラーフィルタと当該カラーフィルタの周囲の前記光学領域との面積比が異なるように調整された固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 14,
The area ratio between the first to third color filters constituting the microlens and the optical region around the color filter is different between the central portion and the peripheral portion of the image pickup region constituting the solid-state image pickup device. Solid-state image sensor adjusted to.

請求項１４に記載の固体撮像素子であって、
前記マイクロレンズは、前記光電変換部および電荷転送部上を覆う平坦化膜上に形成された固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 14,
The microlens is a solid-state imaging device formed on a planarizing film that covers the photoelectric conversion unit and the charge transfer unit.

請求項１４に記載の固体撮像素子であって、
前記マイクロレンズは、それぞれ、周囲および上面を、前記光学領域を構成する透光性膜で被覆された固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 14,
The microlens is a solid-state imaging device in which a periphery and an upper surface are respectively covered with a translucent film constituting the optical region.

請求項１８に記載の固体撮像素子であって、
前記上面の光学領域が上凸曲面を有する固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 18,
A solid-state imaging device in which the optical region of the upper surface has an upward convex curved surface.

請求項１４に記載の固体撮像素子であって、
前記第１および第２のカラーフィルタは、前記光電変換部に近づくにつれて幅または径が小さくなるようなテーパ面を構成するものである固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 14,
The first and second color filters constitute a solid-state imaging device having a tapered surface whose width or diameter decreases as the photoelectric conversion unit is approached.

基体表面に、第１の色のカラーフィルタを構成する第１のマイクロレンズと、前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを構成する第２のマイクロレンズとを配列してなる請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法であって、
前記基体表面に、各色のカラーフィルタを囲む光学領域となる透光性膜を形成する工程と、
前記透光性膜にカラーフィルタを形成するための開口を形成する工程と、
前記開口の形成された基体表面にカラーフィルタ材料を充填する工程と、
前記透光性膜を形状加工し、レンズ面を構成した光学領域を形成する工程と、
を含むマイクロレンズの製造方法。 A first microlens that constitutes a color filter of a first color and a second microlens that constitutes a color filter of a second color different from the first color are arranged on the substrate surface. It is a manufacturing method of the micro lens of Claim 1, Comprising:
Forming a translucent film serving as an optical region surrounding each color filter on the surface of the substrate;
Forming an opening for forming a color filter in the translucent film;
Filling the surface of the substrate in which the opening is formed with a color filter material;
Processing the shape of the translucent film to form an optical region constituting a lens surface;
A method for producing a microlens comprising:

請求項２１に記載のマイクロレンズの製造方法であって、
前記光学領域を形成する工程は、
カラーフィルタ材料を充填する工程の後に、透光性膜を形成する工程と、
前記透光性膜をパターニングし、前記カラーフィルタ上面および側面にレンズ面を形成するように前記透光性膜を形状加工する工程とを含むマイクロレンズの製造方法。 The method of manufacturing a microlens according to claim 21,
The step of forming the optical region includes
A step of forming a translucent film after the step of filling the color filter material;
Patterning the translucent film, and shaping the translucent film so as to form lens surfaces on the upper and side surfaces of the color filter.

基体表面に、第１の色のカラーフィルタを構成する第１のマイクロレンズと、前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを構成する第２のマイクロレンズとを配列してなる請求項１に記載のマイクロレンズを製造する方法であって、
前記基体表面に、第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタが離間するように配列されたカラーフィルタのパターンを形成する工程と、
各色のカラーフィルタのパターンを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程とを含むマイクロレンズの製造方法。 A first microlens that constitutes a color filter of a first color and a second microlens that constitutes a color filter of a second color different from the first color are arranged on the substrate surface. A method of manufacturing the microlens according to claim 1,
Forming a color filter pattern in which the first color filter and the second color filter are spaced apart from each other on the surface of the substrate;
Forming a translucent film that forms an optical region so as to cover the color filter pattern of each color.

基体表面に、第１の色のカラーフィルタを構成する第１のマイクロレンズと、前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタを構成する第２のマイクロレンズとを配列してなる請求項１に記載のマイクロレンズを製造する方法であって、
前記基体表面に、第１のカラーフィルタを形成する工程と、
前記第１のカラーフィルタのパターンを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程と、
前記基体表面に、前記第１のカラーフィルタとは離間するように第２のカラーフィルタを形成する工程と、
前記第２のカラーフィルタを覆うように光学領域を形成する透光性膜を形成する工程と
前記透光性膜をパターニングし、レンズ面を形成する工程とを含むマイクロレンズの製造方法。 A first microlens constituting a color filter of a first color and a second microlens constituting a color filter of a second color different from the first color are arranged on the substrate surface. A method of manufacturing the microlens according to claim 1,
Forming a first color filter on the surface of the substrate;
Forming a translucent film that forms an optical region so as to cover the pattern of the first color filter;
Forming a second color filter on the surface of the substrate so as to be separated from the first color filter;
A method of manufacturing a microlens, comprising: forming a translucent film that forms an optical region so as to cover the second color filter; and patterning the translucent film to form a lens surface.

請求項１４乃至２０のいずれかに記載の固体撮像素子を製造する方法であって、
画素を構成する複数の光電変換領域を備えた光電変換部と、前記光電変換部に接続される配線層を含む周辺回路部とを形成した基体表面に、
前記基体表面に、第１のカラーフィルタおよび第２のカラーフィルタが離間するように配列されたカラーフィルタのパターンを形成する工程と、
各色のカラーフィルタのパターンを覆うように透光性膜を成膜し、光学領域を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 A method for manufacturing the solid-state imaging device according to any one of claims 14 to 20,
On the surface of the substrate on which a photoelectric conversion unit including a plurality of photoelectric conversion regions constituting a pixel and a peripheral circuit unit including a wiring layer connected to the photoelectric conversion unit are formed.
Forming a color filter pattern in which the first color filter and the second color filter are spaced apart from each other on the surface of the substrate;
Forming a light-transmitting film so as to cover the color filter pattern of each color and forming an optical region.

請求項２５に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記透光性膜の一部がレンズ面を構成するように、レンズ加工を行う工程とを含む固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 25,
And a step of performing lens processing so that a part of the translucent film constitutes a lens surface.