JP2008071959A - Solid-state image sensing device - Google Patents

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芳樹 蛯子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device which has a photoreceiving element for detecting visible light and is capable of shortening a distance from a lens to a sensor. <P>SOLUTION: In the solid-state image pickup device, a color filter 17, an intraformational lens 15A for condensing incident light, and an on-chip lens 18, which correspond to the sensor 12, are formed above a sensor 12 for performing photoelectric conversion. A multilayer film 15B for reflecting infrared light is formed along the surface of the intraformational lens 15A. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、可視光及び赤外光により撮像することができる固体撮像素子に係わる。   The present invention relates to a solid-state imaging device capable of imaging with visible light and infrared light.

撮影対象が暗い場所にあり、可視光成分による情報量が小さい場合、可視光のみでは情報量が少ないため、感度が低下してしまう。
そのため、可視光に加えて赤外光を使用し、赤外光で得られた情報に色をつけることによって、可視光成分を増強、補助し、暗い場所であっても画像をはっきりと撮影することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。 When the object to be photographed is in a dark place and the amount of information by the visible light component is small, the sensitivity decreases because the amount of information is small only by visible light.
For this reason, infrared light is used in addition to visible light, and the information obtained with infrared light is colored to enhance and assist the visible light component so that images can be clearly captured even in dark places. (For example, refer to Patent Document 1).

図８は、従来のＣＭＯＳイメージセンサにおいて、赤外光成分を利用して可視光を増強、補助するために用いられている、固体撮像素子の構成を示す断面図である。
この固体撮像素子は、赤外光を検知するための受光素子からなる可視光検知部分３０と、可視光を検知するため受光素子とからなる赤外光検知部分４０とが同じ基板上に形成されている。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a solid-state imaging device used for enhancing and assisting visible light using an infrared light component in a conventional CMOS image sensor.
In this solid-state imaging device, a visible light detection portion 30 including a light receiving element for detecting infrared light and an infrared light detection portion 40 including a light receiving element for detecting visible light are formed on the same substrate. ing.

赤外光検知部分４０は、次のように構成されている。
シリコン基板３１の上に、赤外光に対応して光電変換が行われるセンサ部４２が設けられている。
センサ部４２の上方には、配線層３３及び絶縁層３４が設けられている。配線層３３には、図示しないが１層又は２層以上の配線が設けられ、この配線を覆うように絶縁層が設けられている。
絶縁層３４の上部には、入射した光を集光してセンサ部３２に導くための上側に凸な曲面の形状の層内レンズ４６と、平坦化のために形成されたパッシベーション膜３９を介して表面が上側に凸な曲面であるオンチップレンズ４８が形成されている。 The infrared light detection portion 40 is configured as follows.
On the silicon substrate 31, a sensor unit 42 that performs photoelectric conversion corresponding to infrared light is provided.
A wiring layer 33 and an insulating layer 34 are provided above the sensor unit 42. Although not shown, the wiring layer 33 is provided with one or more wirings, and an insulating layer is provided so as to cover the wirings.
Above the insulating layer 34, an inwardly convex curved inner lens 46 for condensing incident light and guiding it to the sensor unit 32, and a passivation film 39 formed for flattening are provided. Thus, an on-chip lens 48 having a curved surface whose upper surface is convex upward is formed.

これに対して、可視光検知部分３０は、次のように構成されている。
シリコン基板３１の上に、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応して光電変換が行われるセンサ部３２が設けられている。
センサ部３２の上方には、配線層３３及び絶縁層３４が設けられている。そして、絶縁層３４を介して、センサ部３２に入射する光から赤外光を反射、除去するための赤外反射フィルタ３５が設けられている。
また、入射した光を集光してセンサ部３２に導くため、絶縁層３４の上部には、上側が凸な曲面である層内レンズ３６が形成されている。そして、層内レンズ３６の上部には、平坦化のために形成されたパッシベーション膜３９を介して、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの各色に対応したカラーフィルタ３７と、表面が上側に凸な曲面であるオンチップレンズ３８が形成されている。 On the other hand, the visible light detection portion 30 is configured as follows.
On the silicon substrate 31, a sensor unit 32 that performs photoelectric conversion corresponding to red R, green G, and blue B is provided.
A wiring layer 33 and an insulating layer 34 are provided above the sensor unit 32. An infrared reflection filter 35 is provided for reflecting and removing infrared light from the light incident on the sensor unit 32 via the insulating layer 34.
In addition, in order to collect incident light and guide it to the sensor unit 32, an inner lens 36 having a curved surface whose upper side is convex is formed on the insulating layer 34. Then, on the upper part of the inner lens 36, a color filter 37 corresponding to each color of red R, green G, and blue B and a surface convex upward through a passivation film 39 formed for planarization. An on-chip lens 38 that is a curved surface is formed.

このように、赤外光検知部分４０には、特定の波長をカットするフィルタを設置する必要は無いが、可視光検知部分３０には赤外光を反射、除去するための赤外カットフィルタを設ける必要がある。これは、可視光を受光するセンサ部３２に赤外光が入射すると、ＲＧＢの区別無く赤外光がセンサ部に入射し、すべての画素が反応してしまうため、正確な画像情報を得ることができないためである。
このため、従来の撮像素子では、赤外カットフィルタ３５を用いることにより、入射光から可視光のみを透過し、赤外光成分を反射して除去することを行っていた。 Thus, although it is not necessary to install a filter for cutting a specific wavelength in the infrared light detection portion 40, the visible light detection portion 30 is provided with an infrared cut filter for reflecting and removing infrared light. It is necessary to provide it. This is because when infrared light is incident on the sensor unit 32 that receives visible light, the infrared light is incident on the sensor unit without distinguishing between RGB, and all pixels react to obtain accurate image information. This is because they cannot.
For this reason, in the conventional imaging device, by using the infrared cut filter 35, only visible light is transmitted from incident light, and the infrared light component is reflected and removed.

上述の赤外カットフィルタとしては、例えば、２価の銅イオン等の金属イオンを含有したガラス又は樹脂によって形成され、赤外光を吸収し、可視光だけを透過するような赤外光吸収フィルタが用いられている。
また、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等のそれぞれ屈折率の異なる透明誘電体薄膜を交互に積層配置して多層膜を形成し、赤外光を反射し、可視光だけを透過するような多層反射フィルタが用いられている（例えば、特許文献２参照）。 As the above-mentioned infrared cut filter, for example, an infrared light absorption filter that is formed of glass or resin containing metal ions such as divalent copper ions and absorbs infrared light and transmits only visible light. Is used.
In addition, for example, Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2, etc., transparent dielectric thin films having different refractive indexes are alternately stacked to form a multilayer film, which reflects infrared light and transmits only visible light. Such a multilayer reflection filter is used (for example, see Patent Document 2).

特開２０００−５９７９８号公報JP 2000-59798 A 特開２００３−２９０２７号公報JP 2003-29027 A

しかしながら、ガラス又は樹脂による赤外光吸収フィルタは、必要な特性を得るためには一定の厚さが必要である。また、赤外光吸収フィルタの透過率特性を変化させるためには、フィルタの厚みを変化させる必要がある。
このため、赤外光吸収フィルタが厚くなり、オンチップレンズ３８及び層内レンズ３６からセンサ部３２までの距離が大きくなってしまい、シェーディングや色収差などの問題が発生する。 However, an infrared light absorption filter made of glass or resin requires a certain thickness in order to obtain necessary characteristics. Further, in order to change the transmittance characteristic of the infrared light absorption filter, it is necessary to change the thickness of the filter.
For this reason, the infrared light absorption filter becomes thick, and the distance from the on-chip lens 38 and the in-layer lens 36 to the sensor unit 32 increases, and problems such as shading and chromatic aberration occur.

また、誘電体薄膜による多層反射フィルタを、赤外カットフィルタとして用いる場合には、フィルタが薄いと赤外光が通過して受光素子に入射してしまうため、充分に赤外光を除去することができるように、光学薄膜を何層にも積層する必要がある。このように積層する層の数が多くなると多層膜が厚くなるため、オンチップレンズ３８からセンサ部３２までの距離が大きくなり、シェーディングや色収差などの問題が発生する。   In addition, when a multilayer reflective filter made of a dielectric thin film is used as an infrared cut filter, if the filter is thin, infrared light will pass through and be incident on the light receiving element. Therefore, it is necessary to stack an optical thin film in layers. As the number of layers to be stacked increases, the multilayer film becomes thicker, so that the distance from the on-chip lens 38 to the sensor unit 32 increases, causing problems such as shading and chromatic aberration.

上述した問題の解決のため、本発明においては、赤外光を除去して可視光を検知する受光素子を有する固体撮像素子において、レンズからセンサ部までの距離を短くすることが可能な固体撮像素子を提供するものである。   In order to solve the above-described problem, in the present invention, in a solid-state imaging device having a light-receiving element that detects visible light by removing infrared light, the solid-state imaging capable of shortening the distance from the lens to the sensor unit An element is provided.

本発明の固体撮像素子は、光電変換がなされるセンサ部の上方に、センサ部に対応して、カラーフィルタと、入射光を集光する層内レンズ及びオンチップレンズとが形成され、層内レンズのレンズ面に沿って赤外光を反射する多層膜が形成されていることを特徴とする。   In the solid-state imaging device of the present invention, a color filter, an in-layer lens for condensing incident light, and an on-chip lens are formed above the sensor unit that performs photoelectric conversion, corresponding to the sensor unit. A multilayer film reflecting infrared light is formed along the lens surface of the lens.

本発明の固体撮像素子の構成では、光電変換がなされるセンサ部の上方において、層内レンズのレンズ面に沿って赤外光を反射する多層膜を形成することにより、可視光のみを透過させて赤外光を除去することができる。また、層内レンズのレンズ面に沿って赤外光を反射する多層膜を形成することにより、従来用いられていた層内レンズと赤外カットフィルタとを１つに集約することができるため、レンズからセンサ部までの距離を短くすることができる。   In the configuration of the solid-state imaging device of the present invention, only a visible light is transmitted by forming a multilayer film that reflects infrared light along the lens surface of the inner lens above the sensor unit that performs photoelectric conversion. Infrared light can be removed. In addition, by forming a multilayer film that reflects infrared light along the lens surface of the in-layer lens, the conventionally used in-layer lens and infrared cut filter can be integrated into one, The distance from the lens to the sensor unit can be shortened.

上述した本発明の固体撮像素子の構成によれば、センサ部と集光するためのレンズとの距離が短くなるため、色収差、シェーディング等の発生を低減させることができる。   According to the configuration of the solid-state imaging device of the present invention described above, the distance between the sensor unit and the lens for condensing light is shortened, so that occurrence of chromatic aberration, shading, and the like can be reduced.

本発明の一実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）を、図１に示す。
本実施の形態は、本発明をＣＭＯＳ型固体撮像素子に適用した場合である。
この固体撮像素子は、可視光を検知するための受光素子からなる可視光検知部分１０と、赤外光を検知するための受光素子からなる赤外光検知部分２０とが同じ基板上に形成されている。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the present invention is applied to a CMOS solid-state imaging device.
In this solid-state imaging device, a visible light detection portion 10 made of a light receiving element for detecting visible light and an infrared light detection portion 20 made of a light receiving element for detecting infrared light are formed on the same substrate. ing.

可視光検知部分１０及び赤外光検知部分２０には、それぞれシリコン基板１１の表面側に、可視光の光電変換が行われるセンサ部１２と、赤外光の光電変換が行われるセンサ部２２が形成されている。   The visible light detection portion 10 and the infrared light detection portion 20 are respectively provided with a sensor unit 12 that performs photoelectric conversion of visible light and a sensor unit 22 that performs photoelectric conversion of infrared light on the surface side of the silicon substrate 11. Is formed.

センサ部１２は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応する、可視光を受光するためのフォトダイオードによって構成され、センサ部２２は、赤外光を受光するためのフォトダイオードによって構成されている。そして、赤外光は、可視光よりも吸収されにくく、到達距離が長くなるため、赤外光を受光するためのセンサ部２２は、可視光を受光するセンサ部１２よりもシリコン基板１１の深くまで形成されている。   The sensor unit 12 is configured by a photodiode for receiving visible light corresponding to red R, green G, and blue B, and the sensor unit 22 is configured by a photodiode for receiving infrared light. . Infrared light is less likely to be absorbed than visible light and has a longer reach, so the sensor unit 22 for receiving infrared light is deeper in the silicon substrate 11 than the sensor unit 12 for receiving visible light. Is formed.

センサ部１２，２２は、図示しないが第１導電型、例えばｎ型の半導体領域から成り、シリコン基板１１に形成された第２導電型、例えばｐ型の半導体領域によってフォトダイオードが構成される。
各画素のセンサ部１２，２２の間には、図示しないが、例えば第２導電型（ｐ型）の素子分離領域が形成されていることにより、隣接する画素が分離されている。 Although not shown, each of the sensor units 12 and 22 includes a first conductive type, for example, an n-type semiconductor region, and a second conductive type, for example, a p-type semiconductor region formed on the silicon substrate 11 forms a photodiode.
Although not shown, between the sensor units 12 and 22 of each pixel, for example, a second conductivity type (p-type) element isolation region is formed so that adjacent pixels are separated.

可視光を受光する領域では、センサ部１２の上方には、配線層１３、及び、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層１４が設けられている。配線層１３には、図示しないが１層又は２層以上の配線が設けられ、この配線を覆うように絶縁層が設けられている。
そして、絶縁層１４に、層内レンズ１５Ａと、この層内レンズ１５Ａの曲面に沿って設けられた赤外光を反射するための多層膜１５Ｂとからなり、図面の下側に凸の曲面である多層コート層内レンズ１５が、埋め込まれるようにして形成されている。 In a region that receives visible light, a wiring layer 13 and an insulating layer 14 made of, for example, SiO 2 are provided above the sensor unit 12. Although not shown, the wiring layer 13 is provided with one or more wirings, and an insulating layer is provided so as to cover the wirings.
The insulating layer 14 includes an inner lens 15A and a multilayer film 15B for reflecting infrared light provided along the curved surface of the inner lens 15A. The curved surface is convex on the lower side of the drawing. A certain multilayer coat layer lens 15 is formed so as to be embedded.

絶縁層１４及び多層コート層内レンズ１５の上部には、平坦化のためのパッシベーション膜１９が形成され、このパッシベーション膜１９の上部に、センサ部１２に対応した赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂそれぞれのカラーフィルタ１７と、オンチップレンズ１８とが設けられている。   A passivation film 19 for planarization is formed on the insulating layer 14 and the lens 15 in the multilayer coating layer, and red R, green G, and blue B corresponding to the sensor unit 12 are formed on the passivation film 19, respectively. The color filter 17 and the on-chip lens 18 are provided.

多層コート層内レンズ１５は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２等の異なる種類の誘電体を、交互に各５層ずつ積層して形成した赤外光を反射する多層膜１５Ｂに、例えば、ＵＶ−ＳｉＮ等の層内レンズ１５Ａを積層することによって形成している。このように、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２等の誘電体を積層した赤外光を除去するための多層膜１５Ｂと、入射した光を集光してセンサ部１２に導くための層内レンズ１５Ａとを一体化して、多層コート層内レンズ１５を形成している。 For example, the lens 15 in the multilayer coat layer is formed on the multilayer film 15B that reflects infrared light formed by alternately laminating five different layers of dielectrics such as Si 3 N 4 and SiO 2 . It is formed by laminating an inner lens 15A such as UV-SiN. As described above, the multilayer film 15B for removing the infrared light in which the dielectrics such as Si 3 N 4 and SiO 2 are laminated, and the inner layer lens 15A for collecting the incident light and guiding it to the sensor unit 12. Are integrated to form a lens 15 in the multilayer coating layer.

上述のように、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２等を積層して誘電体による多層膜１５Ｂを形成することにより、従来用いられていた赤外カットフィルタと同様に、可視光のみを透過させて赤外光を除去することができる。
そして、誘電体による多層膜１５Ｂと一体に層内レンズ１５Ａを形成して、多層コート層内レンズ１５を構成することにより、従来用いられていた層内レンズと赤外カットフィルタとを１つに集約することができるため、赤外カットフィルタを除いた分レンズからセンサ部１２までの距離を短くすることができる。これにより、シェーディングや色収差などの発生を減少させることができる。 As described above, by stacking Si 3 N 4 and SiO 2 or the like to form a multilayer film 15B made of a dielectric, only visible light is transmitted and red as in the case of conventionally used infrared cut filters. External light can be removed.
Then, by forming the inner lens 15A integrally with the dielectric multilayer film 15B to form the multilayer coated inner lens 15, the conventionally used inner lens and infrared cut filter are combined into one. Since they can be collected, the distance from the minute lens excluding the infrared cut filter to the sensor unit 12 can be shortened. Thereby, generation | occurrence | production of a shading, a chromatic aberration, etc. can be reduced.

なお、多層コート層内レンズ１５は、図１に示した下側に凸な曲面の形状だけでなく、上側に凸な曲面の形状であってもよい。上側に凸な形状の場合には、上側に凸な曲面形状の層内レンズの上に、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２等の誘電体の積層膜を形成する。これにより、入射した光を集光してセンサ部１２に導くための層内レンズと、誘電体の多層膜とを一体化して多層コート層内レンズ１５を形成することができる。 In addition, the lens 15 in the multilayer coating layer may have not only a curved surface shape convex downward but also a curved surface shape convex upward. In the case of a convex shape on the upper side, a laminated film of dielectrics such as Si 3 N 4 and SiO 2 is formed on the curved in-layer lens convex on the upper side. Thereby, the inner lens 15 for condensing incident light and guiding it to the sensor unit 12 and the multilayer film of dielectric can be integrated to form the inner lens 15 in the multilayer coat layer.

本実施の形態のように、多層コート層内レンズ１５を下側に凸な形状とした場合には、オンチップレンズ１８及び多層コート層内レンズ１５と、センサ部１２とを近づけることができる。このため、上側に凸な形状とした場合に比べて、シェーディングや色収差などの発生を減少させることができる。   As in the present embodiment, when the multilayer coat layer inner lens 15 is convex downward, the on-chip lens 18 and the multilayer coat layer inner lens 15 can be brought close to the sensor unit 12. For this reason, generation | occurrence | production of a shading, a chromatic aberration, etc. can be reduced compared with the case where it is set as the convex shape on the upper side.

また、上述のように、カラーフィルタ１７の上部にオンチップレンズ１８を形成し、下部に多層コート層内レンズ１５を形成する。このように、カラーフィルタの上下にレンズを設け、カラーフィルタの上部に上側に凸な形状のレンズを設け、カラーフィルタの下部に下側に凸な形状のレンズを設けることにより、オンチップレンズ１８及び多層コート層内レンズ１５とセンサ部１２とを近づけることができる。このため、シェーディングや色収差などの発生を減少させることができる。   Further, as described above, the on-chip lens 18 is formed on the color filter 17, and the multilayer coating inner lens 15 is formed on the lower part. Thus, the on-chip lens 18 is provided by providing lenses above and below the color filter, providing a lens having a convex shape above the color filter, and providing a lens having a convex shape below the color filter. And the lens 15 in a multilayer coating layer and the sensor part 12 can be brought close. For this reason, generation | occurrence | production of a shading, a chromatic aberration, etc. can be reduced.

次に、赤外光検知部分２０では、センサ部２２の上方には、配線層１３、及び、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層１４が設けられている。そして、絶縁層１４に、図面の下側に凸の曲面である層内レンズ２６が、埋めこまれるようにして形成されている。
絶縁層１４及び層内レンズ２６の上部には、平坦化のためのパッシベーション膜１９が形成され、このパッシベーション膜１９の上部に、オンチップレンズ２８が設けられている。 Next, in the infrared light detection portion 20, the wiring layer 13 and the insulating layer 14 made of, for example, SiO 2 are provided above the sensor portion 22. In addition, an in-layer lens 26 that is a curved surface convex toward the lower side of the drawing is formed in the insulating layer 14 so as to be embedded.
A passivation film 19 for planarization is formed on the insulating layer 14 and the intralayer lens 26, and an on-chip lens 28 is provided on the passivation film 19.

配線層１３及び絶縁層１４は、上述した可視光検知部分１０と同様の構成である。赤外光を受光する領域では赤外光を除去する必要が無いため、可視光検知部分１０と異なり、層内レンズ２６には、誘電体による積層膜が設けられていない。また、可視光検知部分１０と異なり、カラーフィルタ１７は設けられていない。   The wiring layer 13 and the insulating layer 14 have the same configuration as the visible light detection portion 10 described above. Since it is not necessary to remove infrared light in a region that receives infrared light, the in-layer lens 26 is not provided with a dielectric laminated film unlike the visible light detection portion 10. Further, unlike the visible light detection portion 10, the color filter 17 is not provided.

赤外光検知部分２０では、赤外光の光量が充分であれば、集光のための層内レンズ２６は無くてもよい。
しかし、赤外光検知部分２０の集光高さと、可視光検知部分１０の集光高さとを一致させたい場合には、本実施の形態のように層内レンズ２６を設けることにより集光高さを一致させることができる。
なお、上述の多層コート層内レンズ１５が、上側に凸な形状である場合には、層内レンズ２６も上側に凸な形状であることが好ましい。
本実施の形態のように、多層コート層内レンズ１５と層内レンズ２６を下側に凸な形状とすることにより、センサ部１２，２２と近づけることができるため、上側に凸な形状とした場合に比べて、シェーディングや色収差などの発生を減少させることができる。 In the infrared light detection portion 20, if the amount of infrared light is sufficient, the inner lens 26 for condensing may be omitted.
However, when it is desired to match the light collection height of the infrared light detection portion 20 with the light collection height of the visible light detection portion 10, the light collection height is provided by providing the in-layer lens 26 as in the present embodiment. Can be matched.
In addition, when the above-mentioned multilayer coat inner lens 15 has an upwardly convex shape, the inner lens 26 also preferably has an upwardly convex shape.
As in the present embodiment, by making the multilayer coat inner lens 15 and the inner lens 26 convex downward, the sensor portions 12 and 22 can be brought close to each other. Compared to the case, the occurrence of shading, chromatic aberration, and the like can be reduced.

次に、本実施の形態の固体撮像素子の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment is demonstrated.

まず、配線と、この配線を覆う絶縁層とを順次成膜することにより、配線層１３を形成する。その後、ＣＶＤ法などを用いてＳｉＯ２等によって絶縁層１４を形成する。 First, a wiring layer 13 is formed by sequentially forming a wiring and an insulating layer covering the wiring. Thereafter, the insulating layer 14 is formed of SiO 2 or the like using a CVD method or the like.

次に、絶縁層１４上にフォトレジスト２３を塗布した後、赤外光検知部分２０の上方のフォトレジスト２３を除去して開口部を設ける。
そして、フォトレジスト２３の開口部から、ウェットエッチ、ドライエッチ等により絶縁層１４をエッチングし、図２に示すような、層内レンズ２６を形成するための凹部を形成する。このとき、フォトレジスト２３の開口部の面積は、層内レンズ２６として光を集光するために適切な大きさとする。また、絶縁層１４のエッチングの最深部の深さは、１．５μｍ程度が好ましい。 Next, after applying a photoresist 23 on the insulating layer 14, the photoresist 23 above the infrared light detection portion 20 is removed to provide an opening.
Then, the insulating layer 14 is etched from the opening of the photoresist 23 by wet etching, dry etching, or the like to form a recess for forming the intralayer lens 26 as shown in FIG. At this time, the area of the opening of the photoresist 23 is set to an appropriate size for condensing light as the intralayer lens 26. In addition, the depth of the deepest etching portion of the insulating layer 14 is preferably about 1.5 μm.

次に、フォトレジスト２３を除去した後、絶縁層１４に形成された凹部を覆うように、絶縁層１４上にＵＶ−ＳｉＮ膜を成膜する。そして、成膜された余分なＵＶ−ＳｉＮ膜を、ＣＭＰ法等で除去することにより、図３に示すような層内レンズ２６を形成する。   Next, after removing the photoresist 23, a UV-SiN film is formed on the insulating layer 14 so as to cover the recesses formed in the insulating layer 14. Then, the extra UV-SiN film formed is removed by a CMP method or the like, thereby forming an in-layer lens 26 as shown in FIG.

次に、絶縁層１４上にフォトレジスト２４を塗布した後、可視光検知部分１０の上方のフォトレジスト２４を除去して開口部を設ける。
そして、フォトレジスト２４の開口部から、ウェットエッチ、ドライエッチ等により絶縁層１４をエッチングし、図４に示すような、多層コート層内レンズ１５を形成するための凹部を形成する。このとき、フォトレジスト２４の開口部の面積は、多層コート層内レンズ１５として赤外光を除去し、光を集光するために適切な大きさとする。また、絶縁層１４のエッチングの最深部の深さは、２μｍ程度が好ましい。 Next, after applying a photoresist 24 on the insulating layer 14, the photoresist 24 above the visible light detection portion 10 is removed to provide an opening.
Then, the insulating layer 14 is etched from the opening of the photoresist 24 by wet etching, dry etching or the like to form a recess for forming the lens 15 in the multilayer coating layer as shown in FIG. At this time, the area of the opening of the photoresist 24 is set to an appropriate size for removing the infrared light and condensing the light as the multilayer coating layer inner lens 15. In addition, the depth of the deepest etching portion of the insulating layer 14 is preferably about 2 μm.

次に、フォトレジスト２４を除去した後、絶縁層１４に形成した凹部に、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２とからなる、赤外光を除去するための誘電体による多層膜１５Ｂを形成する。
まず、絶縁層１４の凹部を覆うように、Ｓｉ３Ｎ４を１００ｎｍ程度成膜する。そして、このＳｉ３Ｎ４膜上に、ＳｉＯ２を１００ｎｍ程度成膜し、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２とによる誘電体の積層膜を形成する。
次に、このＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２とによる積層膜を形成する工程を、さらに４回繰り返すことにより、絶縁層１４の凹部にＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２とによる積層膜を５層形成する。これにより、１μｍ程度のＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２とからなる、赤外光を除去するための誘電体による多層膜１５Ｂを形成する。 Next, after removing the photoresist 24, a multilayer film 15 </ b > B made of a dielectric material for removing infrared light, which is made of Si 3 N 4 and SiO 2 , is formed in the recess formed in the insulating layer 14.
First, Si 3 N 4 is formed to a thickness of about 100 nm so as to cover the concave portion of the insulating layer 14. Then, the the Si 3 N 4 film on the SiO 2 was 100nm approximately deposited to form a multilayer film of a dielectric according to the Si 3 N 4 and SiO 2.
Next, this step of forming a laminated film of Si 3 N 4 and SiO 2 is repeated four more times, thereby forming five laminated films of Si 3 N 4 and SiO 2 in the recesses of the insulating layer 14. . Thereby, a multilayer film 15B made of a dielectric material for removing infrared light, which is made of Si 3 N 4 and SiO 2 of about 1 μm, is formed.

次に、形成した誘電体による多層膜１５Ｂ上に、ＵＶ−ＳｉＮ膜を１μｍ程度成膜して層内レンズ１５Ａを形成する。
これにより、図５に示すように、絶縁層１４の上部に、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２からなる多層膜１５ＢとＵＶ−ＳｉＮ膜からなる層内レンズ１５Ａとによる、２μｍ程度の積層膜を形成する。 Next, a UV-SiN film is formed to a thickness of about 1 μm on the formed multilayer film 15B made of a dielectric material to form an in-layer lens 15A.
As a result, as shown in FIG. 5, a multilayer film of about 2 μm is formed on the insulating layer 14 by the multilayer film 15B made of Si 3 N 4 and SiO 2 and the inner lens 15A made of UV-SiN film. To do.

次に、形成された余分なＵＶ−ＳｉＮからなる層内レンズ１５Ａ及びＳｉ３Ｎ４とＳｉＯ２からなる多層膜１５Ｂを、ＣＭＰ法等で除去することにより、図６に示すような多層コート層内レンズ１５を形成する。 Next, the formed inner layer lens 15A made of excess UV-SiN and the multilayer film 15B made of Si 3 N 4 and SiO 2 are removed by a CMP method or the like, whereby a multilayer coating layer as shown in FIG. The inner lens 15 is formed.

次に、図７に示すように、公知の方法により、絶縁層１４、多層コート層内レンズ１５、層内レンズ２６の上部を、ＳｉＯ２等のパッシベーション膜１９により平坦化した後、パッシベーション膜１９上にカラーフィルタ１７及びオンチップレンズ１８，２８を順次形成する。
以上の方法により、本実施の形態の固体撮像素子を製造することができる。 Next, as shown in FIG. 7, the upper portions of the insulating layer 14, the multilayer coating inner lens 15, and the inner lens 26 are planarized with a passivation film 19 such as SiO 2 by a known method, and then the passivation film 19. A color filter 17 and on-chip lenses 18 and 28 are sequentially formed thereon.
With the above method, the solid-state imaging device of the present embodiment can be manufactured.

上述の工程において、多層コート層内レンズ１５は、下側に凸な曲面の形状として作製したが、上側に凸な曲面の形状であってもよい。
この場合、例えば、上述した赤外光検知部分２０の絶縁層の上部に、上側に凸な曲面の形状であるＵＶ−ＳｉＮによる層内レンズを形成する。
次に、上述した可視光検知部分１０に、上側に凸な曲面の形状であるＵＶ−ＳｉＮによる層内レンズを形成し、この上に、Ｓｉ３Ｎ４とＳｉＯ２とによる積層膜を形成する。
このようにして、上側に凸な曲面の形状である赤外光検知部分の層内レンズと、上側に凸な曲面の形状である可視光検知部分の多層コート層内レンズを形成することができる。 In the above-described process, the multilayer inner coating layer lens 15 is formed as a curved surface having a convex shape on the lower side.
In this case, for example, an in-layer lens made of UV-SiN having an upwardly convex curved shape is formed on the insulating layer of the infrared light detection portion 20 described above.
Next, an in-layer lens made of UV-SiN having an upwardly convex curved shape is formed on the visible light detecting portion 10 described above, and a laminated film made of Si 3 N 4 and SiO 2 is formed thereon. .
In this way, it is possible to form an in-layer lens of the infrared light detection portion having a curved surface shape convex upward and a multi-layer in-layer lens of the visible light detection portion having a curved surface shape convex upward. .

上述の実施の形態では、可視光検知部分１０と赤外光検知部分２０とによって構成された固体撮像素子について説明しているが、本発明は、赤外光検知部分２０を有さない固体撮像素子、また、可視光検知部分１０のみによって構成される固体撮像素子に適用することも可能である。   In the above-described embodiment, the solid-state imaging device including the visible light detection portion 10 and the infrared light detection portion 20 has been described. However, the present invention does not include the infrared light detection portion 20. It is also possible to apply the present invention to a solid-state imaging device constituted by only the element or the visible light detection portion 10.

また、上述の実施の形態では、ＣＭＯＳ型固体撮像素子に適用して説明しているが、これに限らず、その他の固体撮像素子（例えば、ＣＣＤ等）に本発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the description is applied to a CMOS type solid-state imaging device. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to other solid-state imaging devices (for example, a CCD).

本発明は、上述の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。   The present invention is not limited to the above-described configuration, and various other configurations can be employed without departing from the gist of the present invention.

本実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the solid-state image sensor of this Embodiment. 本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment. 本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment. 本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment. 本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment. 本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment. 本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of this Embodiment. 従来の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the conventional solid-state image sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１０，３０ 可視光検知部分、１１，３１ シリコン基板、１２，２２，３２，４２ センサ部、１３，３３ 配線層、１４，３４ 絶縁層、１５ 多層コート層内レンズ、１５Ｂ 多層膜、１７，３７ カラーフィルタ、１８，２８，３８，４８ オンチップレンズ、１９ パッシベーション膜、２０，４０ 赤外光検知部分、２３，２４ フォトレジスト、１５Ａ，２６，３６，４６ 層内レンズ、３５ 赤外反射フィルタ   10, 30 Visible light detection part, 11, 31 Silicon substrate, 12, 22, 32, 42 Sensor part, 13, 33 Wiring layer, 14, 34 Insulating layer, 15 Lens in multilayer coating layer, 15B Multi-layer film, 17, 37 Color filter, 18, 28, 38, 48 On-chip lens, 19 Passivation film, 20, 40 Infrared light detection part, 23, 24 Photoresist, 15A, 26, 36, 46 In-layer lens, 35 Infrared reflection filter

Claims (5)

光電変換がなされるセンサ部の上方に、
前記センサ部に対応して、カラーフィルタと、入射光を集光する層内レンズ及びオンチップレンズとが形成され、
前記層内レンズのレンズ面に沿って赤外光を反射する多層膜が形成されている
ことを特徴とする固体撮像素子。 Above the sensor part where photoelectric conversion is performed,
Corresponding to the sensor unit, a color filter, an in-layer lens and an on-chip lens for collecting incident light are formed,
A solid-state imaging device, wherein a multilayer film that reflects infrared light is formed along a lens surface of the in-layer lens. 前記多層膜が形成された前記層内レンズが、センサ部側に凸の曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the in-layer lens on which the multilayer film is formed has a convex curved surface on the sensor unit side. 前記多層膜が、誘電体薄膜の積層体により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the multilayer film is formed of a laminate of dielectric thin films. 前記センサ部が、可視光を受光するセンサ部と、赤外光を受光するセンサ部とからなり、前記可視光を受光するセンサ部の上方に、前記カラーフィルタ、前記層内レンズ、前記オンチップレンズ、及び前記多層膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。   The sensor unit includes a sensor unit that receives visible light and a sensor unit that receives infrared light. Above the sensor unit that receives visible light, the color filter, the in-layer lens, and the on-chip The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a lens and the multilayer film are formed. 前記赤外光を受光するセンサ部の上方に、前記層内レンズ、及び前記オンチップレンズ、が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the in-layer lens and the on-chip lens are formed above a sensor unit that receives the infrared light.
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