JP4582290B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、C-MOSやCCD等の受光素子に代表される固体撮像素子に関するものであり、特に固体撮像素子表面のマイクロレンズ間の露出面からの反射光を低減して画質改善を行った固体撮像素子に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device typified by a light-receiving element such as a C-MOS or CCD, and in particular, has improved image quality by reducing reflected light from the exposed surface between microlenses on the surface of the solid-state imaging device. The present invention relates to a solid-state imaging device.

CCDなどの受光素子の光電変換に寄与する領域(開口部)は、素子サイズや画素数にも依存するが、その全面積に対し20〜40%程度に限られてしまう。開口部が小さいことは、そのまま感度低下につながるため、これを補うために受光素子上に集光のためのマイクロレンズを形成することが一般的である。   A region (opening) that contributes to photoelectric conversion of a light receiving element such as a CCD depends on the element size and the number of pixels, but is limited to about 20 to 40% of the total area. A small aperture leads to a decrease in sensitivity as it is, and therefore it is common to form a condensing microlens on the light receiving element to compensate for this.

しかしながら、近時、300万画素を超える高精細CCD固体撮像素子への要求が高度となり、これら高精細CCDにおいて付随するマイクロレンズの開口率低下(すなわち感度低下)およびフレア、ゴースト、スミアなどのノイズ増加による画質低下が、大きな問題となってきている。C-MOSやCCDなどの撮像素子は、ほぼ十分な画素数に近づきつつあり、それらデバイスメーカーでの競争は画素数から画質の競争に変化しつつある。   However, recently, the demand for high-definition CCD solid-state imaging devices with more than 3 million pixels has become high, and the aperture ratio of the microlenses (that is, the sensitivity is reduced) associated with these high-definition CCDs and noise such as flare, ghost, and smear The decrease in image quality due to the increase has become a major problem. Imaging devices such as C-MOS and CCD are approaching a sufficient number of pixels, and the competition among these device manufacturers is changing from the number of pixels to the competition for image quality.

マイクロレンズ形成技術については、公知の技術として例えば、特許文献1に詳細に示されている。特許文献1には、レンズを丸く半球状に形成する技術として熱フローによる樹脂の熱流動性(熱フロー)を用いた技術、また、いくつかのエッチング技術によりレンズを加工する技術も詳細に開示されている。加えて、レンズ表面にPGMAなどの有機膜やOCD(SiO2系)の無機膜の形成なども開示されている。マイクロレンズをドライエッチング加工する技術は、上記の技術以外に特許文献2に記載されている。
特開昭60-53073号公報 特開平1-10666号公報
The microlens formation technique is disclosed in detail in, for example, Patent Document 1 as a known technique. Patent Document 1 discloses in detail a technique that uses the heat fluidity (heat flow) of a resin by heat flow as a technique for forming a lens into a round and hemispherical shape, and a technique for processing a lens by several etching techniques. Has been. In addition, the formation of organic films such as PGMA and OCD (SiO2) inorganic films on the lens surface is also disclosed. A technique for dry-etching a microlens is described in Patent Document 2 in addition to the above technique.
JP 60-53073 A Japanese Patent Laid-Open No. 1-10666

このような固体撮像素子において、撮像素子デバイス表面とカバーガラス内面との再反射光・散乱光が、ノイズの一因となるという問題がある。特に3μm以下の微細画素において、マイクロレンズ非開口部からの反射光の悪影響が強くなる。この反射光は、撮像素子の上部に配設されているカバーガラスや、さらにその上の光学レンズ群からの再反射光となって近傍の他の撮像素子に再入射して画質低下に結びつくノイズ光となる。   In such a solid-state imaging device, there is a problem that re-reflected light / scattered light between the surface of the imaging device device and the inner surface of the cover glass contributes to noise. In particular, in a fine pixel of 3 μm or less, the adverse effect of reflected light from the non-opening portion of the microlens becomes strong. This reflected light becomes a re-reflected light from the cover glass arranged on the upper part of the image sensor and the optical lens group on the cover glass, and is incident again on other image sensors in the vicinity, and this causes noise deterioration. It becomes light.

本発明の課題は、3μm以下の微細画素であっても、反射光の影響が少なく、S/N比の高画質の固体撮像素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a solid-state image sensor having a high image quality with an S / N ratio, which is less affected by reflected light even if it is a fine pixel of 3 μm or less.

また、3μm以下、特に2μm近傍の微細画素に至っては、隣接する画素のカラーフィルター膜厚が厚い場合、カラーフィルタの凹凸を平坦にする平坦化層(アンダーコート層)がある場合、あるいは色の異なるカラーフィルターに著しい膜厚差がある場合に、斜め入射光の影響で混色しやすく感度低下に結びつく問題があった。携帯電話向け撮像素子など広い入射角を必要とする固体撮像素子では、上記は大きな課題であった。   In addition, for fine pixels of 3 μm or less, particularly in the vicinity of 2 μm, when the color filter film thickness of adjacent pixels is thick, there is a flattening layer (undercoat layer) that flattens the unevenness of the color filter, or the color When there is a significant difference in film thickness between different color filters, there is a problem that color mixing tends to occur due to the influence of obliquely incident light, leading to a decrease in sensitivity. In the solid-state image sensor that requires a wide incident angle such as an image sensor for a mobile phone, the above is a big problem.

本発明のもう一つの課題は、3μm以下微細画素での混色を軽減し、高画質の固体撮像素子を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a solid-state image sensor having high image quality by reducing color mixing in fine pixels of 3 μm or less.

本発明は、上記課題を解決するために、請求項1においては、2次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに積層されたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが一部曲面を有する凸部を有し、前記凸部上に透明樹脂を有し、前記凸部と前記透明樹脂とで半球状のマイクロレンズを形成した固体撮像素子であって、前記マイクロレンズ間のギャップが0.1μm以下であり、前記マイクロレンズ間にカラーフィルターの露出面があり、該カラーフィルターの露出面の表面及び該マイクロレンズの表面が0.
01μm以上0.1μm以下に粗化されて反射率が低減されていることを特徴とする固体撮像素子である。
In order to solve the above problems, the present invention provides a photoelectric conversion element that is two-dimensionally arranged, a color filter that is stacked on each of the photoelectric conversion elements, and a part of the color filter. A solid-state imaging device having a convex portion having a curved surface, having a transparent resin on the convex portion, and forming a hemispherical microlens with the convex portion and the transparent resin, the gap between the microlenses Is 0.1 μm or less, and there is an exposed surface of the color filter between the microlenses.
Reflectance is roughened over 0.1μm or less 01μm is a solid state imaging device characterized that you have been reduced.

また、本発明は、2次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに積層されたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが一部曲面を有する凸部を有し、前記凸部上に透明樹脂を有し、前記凸部と前記透明樹脂とで半球状のマイクロレンズを形成した固体撮像素子の製造方法であって、色の異なるカラーフィルターの画素中央の膜厚の差が0.2μm以下であるカラーフィルタ上に透明樹脂を形成し該透明樹脂上に第2の樹脂のパターンを形成し、前記パターンを熱フローすることで半球間ギャップを有する
半球状のレンズ母型を形成する工程、フロン系ガスでドライエッチングすることにより、前記レンズ母型の形を前記透明樹脂及び前記カラーフィルターに転写してレンズ間のギャップが0.1μm以下のマイクロレンズと該マイクロレンズ間のカラーフィルタの露出面を形成し、該マイクロレンズと該カラーフィルタの露出面を0.01μm以上0.1μm以下に粗化する工程を有し、前記透明樹脂に、レンズ母型を形成する樹脂のエッチングレートより速いレートをもつ透明樹脂を用いることを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
The present invention also includes a photoelectric conversion element that is two-dimensionally arranged, a color filter that is stacked on each of the photoelectric conversion elements, and a convex part in which the color filter has a partially curved surface. A method of manufacturing a solid-state imaging device having a transparent resin on the top and forming a hemispherical microlens with the convex portion and the transparent resin, wherein the difference in film thickness at the center of a pixel of a color filter of different color is 0 .2μm form a a transparent resin on the color filter is less to form a pattern of the second resin on the transparent resin, the pattern of <br/> hemispherical with a gap between the hemispheres by heat flow A process of forming a lens matrix, by dry etching with a fluorocarbon gas, the shape of the lens matrix is transferred to the transparent resin and the color filter, and the gap between the lenses is 0.1 μm or less. Forming an exposed surface of the color filter between the black lens and the microlens, and roughening the exposed surface of the microlens and the color filter to 0.01 μm or more and 0.1 μm or less. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising using a transparent resin having a faster rate than an etching rate of a resin forming a matrix.

本発明において、カラーフィルターのカラーフィルターの膜厚に大きな差があるとドライエッチングの量によっては、マイクロレンズの開口率、感度や色純度に影響を与えるため、カラーフィルターの画素中央膜厚差は、0.2μm以内であることが望ましい。   In the present invention, if there is a large difference in the film thickness of the color filter of the color filter, depending on the amount of dry etching, the aperture ratio, sensitivity and color purity of the microlens will be affected. , Preferably within 0.2 μm.

本発明において、カラーフィルターのカラーフィルターの膜厚に大きな差があるとドライエッチングの量によっては、マイクロレンズの開口率や色純度に影響を与えるため、カラーフィルターの画素中央膜厚差は、0.2μm以内であることが望ましい。透明樹脂及び、カラーフィルターの色の違いによりエッチングレートに若干の差があり、カラーフィルター膜厚差を補う深いエッチングでは、マイクロレンズ形状に悪影響を及ぼす傾向があるため、この膜厚差は、極力小さいことが好ましい。   In the present invention, if there is a large difference in the film thickness of the color filter of the color filter, depending on the amount of dry etching, the aperture ratio and color purity of the microlens will be affected. It is desirable to be within μm. There is a slight difference in the etching rate due to the difference in the color of the transparent resin and the color filter, and deep etching that compensates for the color filter film thickness difference tends to adversely affect the microlens shape. Small is preferable.

本発明は、固体撮像素子表面からの反射光を減らすと同時に、隣接する画素の干渉(正面入射光による1の色と、斜め入射光による他の色との混色)を大きく減らして高画質の撮像素子を提供することができる。   The present invention reduces the reflected light from the surface of the solid-state imaging device and at the same time greatly reduces the interference between adjacent pixels (mixing of one color due to the front incident light and another color due to the oblique incident light). An imaging device can be provided.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1〜図6に本発明による固体撮像素子の実施例の部分断面図及び部分平面図を示した。図1は、図4におけるA-A'方向の部分断面図であり、図2は、図4におけるB-B'対角方向の部分断面図である。図2は、対角方向となるため、マイクロレンズ間の露出面(レンズ間平坦部)23は、図1レンズ間ギャップ13と比較して広い寸法となる。また、図6(a)〜(b)に本発明による固体撮像素子の製造方法を工程順に断面図で示した。   1 to 6 show a partial sectional view and a partial plan view of an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the AA ′ direction in FIG. 4, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view in the BB ′ diagonal direction in FIG. 2 is in a diagonal direction, the exposed surface (interlens flat portion) 23 between the microlenses is wider than the interlens gap 13 in FIG. 6A to 6B are cross-sectional views showing a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention in the order of steps.

本発明は、図1、図2に示すように光電変換素子16を形成せしめた半導体基板15に平坦化層14、カラーフィルター12、カラーフィルター12の一部をレンズとして利用するマイクロレンズ11で形成されている。図2に示すマイクロレンズ12の2次元配列対角方向のレンズ間ギャップ23は、大まかに平坦であるものの粗化したカラーフィルター12の表面が露出する構造となる。図3に60度斜め方向からの電子顕微鏡観察によるSEM像を示した。本発明による固体撮像素子のマイクロレンズ31の表面、及び、レンズ間平坦部30に露出するカラーフィルターの表面は、およそ0.1μm〜0.01μm程度に粗化してある。また、参考のために、図9に表面を粗化していない(ドライエッチング処理無し)の電子顕微鏡写真を示す。 In the present invention , as shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor substrate 15 on which a photoelectric conversion element 16 is formed is formed with a planarization layer 14, a color filter 12, and a microlens 11 using a part of the color filter 12 as a lens. Has been. The inter-lens gap 23 in the two-dimensional array diagonal direction of the microlens 12 shown in FIG. 2 has a structure in which the surface of the roughened color filter 12 is exposed although it is roughly flat. FIG. 3 shows an SEM image observed by an electron microscope from an oblique direction of 60 degrees. The surface of the microlens 31 of the solid-state imaging device according to the present invention and the surface of the color filter exposed to the inter-lens flat portion 30 are roughened to about 0.1 μm to 0.01 μm. For reference, FIG. 9 shows an electron micrograph of the surface not roughened (no dry etching treatment).

表1に、本発明による固体撮像素子の可視光(400nm〜700nm)の反射率を、カラーフィルター表面0.05μmドライエッチング処理のもの、0.3μmドライエッチング処理と、比較例としてドライエッチング処理を施さない表面にてそれぞれの反射率低減効果(%)を示した。カラーフィルター(CF)を合わせてエッチングすることで、1%〜2%前後反射率の低減を得ることができる。反射率低下は、再反射光を減少させ画質向上につなげることができる。 Table 1 shows the reflectance of visible light (400 nm to 700 nm) of the solid-state imaging device according to the present invention, with the color filter surface having a 0.05 μm dry etching treatment, a 0.3 μm dry etching treatment, and no dry etching treatment as a comparative example. Each surface showed a reflectance reduction effect (%). Etching together with the color filter (CF) can reduce the reflectance by about 1% to 2%. The decrease in reflectivity can reduce re-reflected light and improve image quality.

図7に隣接する画素のカラーフィルター端部にかかる斜め入射光が、隣の画素に入射して混色、感度低下に結びつく要因を示した。本発明は、図1に示したように、マイクロレンズ間に露出するカラーフィルター凹部曲面の延長線(接線17)上に位置する余分なカラーフィルター部分を除去することにより、斜め入射光18も取り込むことの可能な広い入射角を確保でき、感度改善につなげることができる。   FIG. 7 shows a factor that obliquely incident light applied to the edge of the color filter of the adjacent pixel enters the adjacent pixel and leads to color mixing and sensitivity reduction. As shown in FIG. 1, the present invention also captures oblique incident light 18 by removing an extra color filter portion located on the extended line (tangent line 17) of the curved surface of the color filter recess exposed between the microlenses. This ensures a wide incident angle and can improve sensitivity.

図8にドライエッチングガスとして、酸素(O2)を使用したときのカラーフィルターの表面状況を電子顕微鏡写真として示した。酸素では、マイクロレンズの一部として、色材を有機顔料とするカラーフィルターの曲面加工が困難で、突起状になってしまうことが示されている。本発明者らは、カラーフィルターの加工性あるガスを探索した結果、CF4、C3F8、C4F8などに代表されるフロン系ガスが好ましいことを見いだした。これらの単一ガスをドライエッチングガスとして用いることも可能であり、あるいは、フロン系の混合ガスとして用いても良い。なお、単一ガスあるいは混合ガスとして、C/Fの比率が高い(カーボン比率が高い)方が、マイクロレンズギャップを小さくする効果(CDゲイン)が大きく、ドライエッチングガスとして向いている。特に、カラーフィルターのエッチングには、これらフロン系ガスが好適である。エッチング分布改善のためにヘリウムやアルゴン、一酸化炭素などのガスを併用しても良い。ドライエッチング時に対象の基板を冷却したり加温したり、あるいは、冷却しても良い。ドライエッチングは、装置依存性が強いが、それぞれの装置によりエッチング時のガス圧、パワー、ガス流量、電極間距離を適宜調整すればよい。   FIG. 8 shows an electron micrograph of the surface condition of the color filter when oxygen (O2) is used as the dry etching gas. It has been shown that with oxygen, it is difficult to process a curved surface of a color filter using a colorant as an organic pigment as a part of a microlens, resulting in protrusions. As a result of searching for processable gases for color filters, the present inventors have found that chlorofluorocarbon gases represented by CF4, C3F8, C4F8 and the like are preferable. These single gases can be used as a dry etching gas, or may be used as a chlorofluorocarbon mixed gas. As a single gas or mixed gas, a higher C / F ratio (higher carbon ratio) has a larger effect (CD gain) for reducing the microlens gap, and is suitable as a dry etching gas. In particular, these fluorocarbon gases are suitable for etching color filters. A gas such as helium, argon or carbon monoxide may be used in combination for improving the etching distribution. The target substrate may be cooled, heated, or cooled during dry etching. Dry etching is highly device-dependent, but the gas pressure, power, gas flow rate, and interelectrode distance during etching may be appropriately adjusted by each device.

また、本発明者らは、図6(d)に示すレンズ母型59を、その下地である透明樹脂58にドライエッチングで形状転写する際、透明樹脂を選択することでマイクロレンズギャップを小さくする効果(CDゲイン)を向上させることが可能であることを見いだした。具体的には、レンズ母型に用いる樹脂のエッチングレートより速いレートを持つ透明樹脂を選択することで、CDゲインの向上が可能である。 In addition, when transferring the shape of the lens matrix 59 shown in FIG. 6 (d) to the transparent resin 58 which is the base by dry etching, the inventors reduce the microlens gap by selecting the transparent resin. It was found that the effect (CD gain) can be improved. Specifically, the CD gain can be improved by selecting a transparent resin having a faster rate than the etching rate of the resin used for the lens mold.

本発明者らが、レンズ母型下地に複数種の透明樹脂を用いた時のCDゲインを表2に示した。レンズ母型は、熱フロー性を保有し、かつ、フォトリソグラフィのプロセスで レンズ形成可能なフェノール系樹脂を使用して形成した。図6(d)に示す熱フローによるレンズ形成によるレンズ母型ギャップ53は、0.3μm前後となる。   Table 2 shows the CD gain when the present inventors used a plurality of types of transparent resins for the lens matrix substrate. The lens matrix was formed using a phenolic resin that possesses heat flow and that can be formed by a photolithography process. The lens matrix gap 53 formed by the lens formation by the heat flow shown in FIG. 6D is about 0.3 μm.

狭いレンズ母型ギャップでの形成が、本来は好ましいが、0.3μmギャップ以下でのレンズ形成は、レンズ融着の欠陥(レンズ同士が互いにくっつく不良)を生じやすい。表2に示すアクリル樹脂を透明樹脂58に用いることにより、0.3μmで形成したレンズ母型ギャップを、0.1〜0μm付近の狭ギャップでのマイクロレンズとして加工できることになる。透明樹脂種類による狭ギャップ効果差/CDゲインは以下の通りである。   Although formation with a narrow lens matrix gap is originally preferable, lens formation with a gap of 0.3 μm or less tends to cause lens fusion defects (defects that cause the lenses to stick to each other). By using the acrylic resin shown in Table 2 as the transparent resin 58, the lens matrix gap formed with 0.3 μm can be processed as a microlens with a narrow gap near 0.1 to 0 μm. The narrow gap effect difference / CD gain depending on the type of transparent resin is as follows.

以下、本発明に関わる固体撮像素子を詳細に説明する。 Hereinafter, the solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail.

図1に、光電変換素子16が形成された半導体基板15上に平坦化層14、カラーフィルター12、マイクロレンズ11を形成した。カラーフィルター12は、マイクロレンズ11を延長する形の曲面19を持ち、曲面19の接線17は隣接する光電変換素子16に入射しない構成とした。同時に、マイクロレンズ11及びカラーフィルター12は、図3に示すように粗化された表面とした。マイクロレンズ11対角方向のレンズ間平坦部23、33は、図2、図3に示すように同様に粗化した表面とした。光の反射率は、粗化させたことにより、400nmから700nm可視光領域で平均1.4%低下した。   In FIG. 1, a planarization layer 14, a color filter 12, and a microlens 11 are formed on a semiconductor substrate 15 on which a photoelectric conversion element 16 is formed. The color filter 12 has a curved surface 19 that extends from the microlens 11, and a tangent line 17 of the curved surface 19 does not enter the adjacent photoelectric conversion element 16. At the same time, the microlens 11 and the color filter 12 were roughened as shown in FIG. The inter-lens flat portions 23 and 33 in the diagonal direction of the microlens 11 were similarly roughened surfaces as shown in FIGS. The light reflectance decreased by an average of 1.4% in the visible light region from 400 nm to 700 nm due to roughening.

図5及び図6(a)〜(d)を用いて、本発明の製造方法を説明する。
The manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6A to 6D.

図6(b)に示すように、光電変換素子56が形成された半導体基板55上に平坦化層54を形成する。平坦化層54は、紫外線吸収剤を含有するアクリル樹脂をスピンコートにて塗布し、乾燥・硬膜し、膜厚0.6μmで形成した。図6(c)に示すように、平坦化層54上にG(緑)、B(青)、R(赤、図示せず)3色のカラーレジストを用いて、カラーフィルター52をそれぞれ膜厚0.9μmで形成した。カラーレジストを用いた形成方法は、カラーレジストの塗布→乾燥→露光→現像→硬膜の公知のフォトリソグラフィーのプロセスにて行った。なお、当実施例のカラーフィルターは、色材を有機顔料とし、バインダー樹脂はアクリル樹脂を用いた。   As shown in FIG. 6B, the planarization layer 54 is formed on the semiconductor substrate 55 on which the photoelectric conversion element 56 is formed. The planarizing layer 54 was formed by applying an acrylic resin containing an ultraviolet absorber by spin coating, drying and hardening, and a film thickness of 0.6 μm. As shown in FIG. 6C, the color filter 52 is formed on the planarizing layer 54 using color resists of three colors G (green), B (blue), and R (red, not shown). Formed at 0.9 μm. The formation method using a color resist was performed by a known photolithography process of applying a color resist → drying → exposure → development → hardening. In the color filter of this example, the color material was an organic pigment, and the binder resin was an acrylic resin.

図6(d)に示すようにアクリルの透明樹脂58をカラーフィルター52上に0.8μm厚みで形成した。さらに、透明樹脂58の上には、フェノール樹脂によるレンズ母型59を形成した。レンズ母型59の材料は、感光性・アルカリ現像性・熱フロー性をもつフェノール樹脂にて、塗布→乾燥→露光→現像→熱フロー→硬膜の公知のプロセスにて形成した。レンズ母型59の半球状の形状は、200℃の加熱による熱フローでフェノール樹脂を、流動化させて丸く加工するものである。   As shown in FIG. 6D, an acrylic transparent resin 58 was formed on the color filter 52 to a thickness of 0.8 μm. Further, on the transparent resin 58, a lens matrix 59 made of phenol resin was formed. The lens matrix 59 was made of a phenol resin having photosensitivity, alkali developability and heat flow, and was formed by a known process of coating → drying → exposure → development → heat flow → hardening. The hemispherical shape of the lens matrix 59 is obtained by fluidizing a phenol resin with a heat flow by heating at 200 ° C. to process it into a round shape.

図6(d)に示す構成の半導体基板58を、CF4とC3F8、1:1の混合ガスを用いてドライエッチング加工した。レンズ母型59の形状は透明樹脂58に、ほぼ同じ形状、かつ、やや大きめのサイズにて完全転写(ドライエッチングのあと、レンズ母型59そのもは、残らないでカラーフィルター52の一部とマイクロレンズ51に形状が転写されることを言う)された。ドライエッチング量は、透明樹脂に用いたアクリル樹脂換算で0.95μmとし、図5に示す本発明の固体撮像素子とした。図5に示すカラーフィルター52は、その端部がマイクロレンズ51の曲面を延長する形状になった。当実施例では、図5に示す曲面の接線57は、遮光層60に遮られ、隣接する光電変換素子56に入射しなかった。光の反射率は、端部をマイクロレンズの曲面を延長した形状としたことにより、400nmから700nm可視光領域で平均1.5%低下した。   The semiconductor substrate 58 configured as shown in FIG. 6D was dry-etched using a mixed gas of CF4, C3F8, and 1: 1. The shape of the lens master 59 is completely transferred to the transparent resin 58 with the same shape and a slightly larger size (after the dry etching, the lens master 59 is not left as part of the color filter 52. The shape is transferred to the microlens 51). The dry etching amount was 0.95 μm in terms of acrylic resin used for the transparent resin, and the solid-state imaging device of the present invention shown in FIG. 5 was obtained. The end of the color filter 52 shown in FIG. 5 has a shape that extends the curved surface of the microlens 51. In this example, the curved tangent line 57 shown in FIG. 5 was blocked by the light blocking layer 60 and did not enter the adjacent photoelectric conversion element 56. The reflectance of light decreased by 1.5% on average in the visible light region from 400 nm to 700 nm by adopting a shape in which the curved surface of the microlens was extended at the end.

本発明による固体撮像素子の実施例の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the Example of the solid-state image sensor by this invention. 本発明による固体撮像素子の実施例の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the Example of the solid-state image sensor by this invention. 本発明による固体撮像素子の表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the surface of the solid-state image sensor by this invention. 本発明による固体撮像素子の実施例の部分平面図である。It is a partial top view of the Example of the solid-state image sensor by this invention. 本発明による固体撮像素子の実施例の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the Example of the solid-state image sensor by this invention. 本発明による固体撮像素子の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the solid-state image sensor by this invention. 従来例の固体撮像素子の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the solid-state image sensor of a prior art example. 酸素ガスエッチングによる固体撮像素子の表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the surface of the solid-state image sensor by oxygen gas etching. ドライエッチング未処理の固体撮像素子の表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the surface of the solid-state image sensor which is not dry-etched.

符号の説明Explanation of symbols

11, 31,41,51 ・・・マイクロレンズ
12,52 ・・・カラーフィルター
13,53 ・・・レンズ間ギャップ
14,54 ・・・平坦化層
15,56 ・・・半導体基板
16,56,66 ・・・光電変換素子
17,57 ・・・接線
18,68 ・・・斜め入射光
23,30,40 ・・・マイクロレンズ間の露出面
59 ・・・レンズ母型
11, 31, 41, 51 ・ ・ ・ Microlens
12, 52 ... Color filter
13, 53 ・ ・ ・ Gap between lenses
14, 54 ... Planarization layer
15, 56 ... Semiconductor substrate
16, 56, 66 ... photoelectric conversion element
17, 57 ... Tangent
18, 68 ... Obliquely incident light
23, 30, 40 ・ ・ ・ Exposed surface between microlenses
59 ・ ・ ・ Lens matrix

Claims (2)

2次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに積層されたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが一部曲面を有する凸部を有し、前記凸部上に透明樹脂を有し、前記凸部と前記透明樹脂とで半球状のマイクロレンズを形成した固体撮像素子であって、前記マイクロレンズ間のギャップが0.1μm以下であり、前記マイクロレンズ間にカラーフィルターの露出面があり、該カラーフィルターの露出面の表面及び該マイクロレンズの表面が0.01μm以上0.1μm以下に粗化されて反射率が低減されていることを特徴とする固体撮像素子。   Two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, a color filter laminated on each of the photoelectric conversion elements, the color filter has a convex part with a curved surface, and a transparent resin is provided on the convex part. A solid-state imaging device in which a hemispherical microlens is formed by the convex portion and the transparent resin, wherein a gap between the microlenses is 0.1 μm or less, and an exposed surface of a color filter between the microlenses. A solid-state imaging device, wherein the surface of the exposed surface of the color filter and the surface of the microlens are roughened to 0.01 μm or more and 0.1 μm or less to reduce the reflectance. 2次元的に配置された光電変換素子と、該光電変換素子のそれぞれに積層されたカラーフィルターと、前記カラーフィルターが一部曲面を有する凸部を有し、前記凸部上に透明樹脂を有し、前記凸部と前記透明樹脂とで半球状のマイクロレンズを形成した固体撮像素子の製造方法であって、色の異なるカラーフィルターの画素中央の膜厚の差が0.2μm以下であるカラーフィルタ上に透明樹脂を形成し該透明樹脂上に第2の樹脂のパターンを形成し、前記パターンを熱フローすることで半球間ギャップを有する半球状のレンズ母型を形成する工程、フロン系ガスでドライエッチングすることにより、前記レンズ母型の形を前記透明樹脂及び前記カラーフィルターに転写してレンズ間のギャップが0.1μm以下のマイクロレンズと該マイクロレンズ間のカラーフィルタの露出面を形成し、該マイクロレンズと該カラーフィルタの露出面を0.01μm以上0.1μm以下に粗化する工程を有し、前記透明樹脂に、レンズ母型を形成する樹脂のエッチングレートより速いレートをもつ透明樹脂を用いることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 Two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements, a color filter laminated on each of the photoelectric conversion elements, the color filter has a convex part with a curved surface, and a transparent resin is provided on the convex part. A method of manufacturing a solid-state imaging device in which a hemispherical microlens is formed by the convex portion and the transparent resin, wherein a difference in film thickness at the center of a pixel of a color filter having a different color is 0.2 μm or less. forming a transparent resin on the filter to form a pattern of the second resin on the transparent resin to form a lens mother die hemispherical which said pattern has a gap between the hemispheres by heat flow, flon A microlens having a gap between the lenses of 0.1 μm or less and the microphone by transferring the shape of the lens matrix to the transparent resin and the color filter by dry etching with gas Forming an exposed surface of the color filter between the two lenses, and roughening the exposed surface of the microlens and the color filter to 0.01 μm or more and 0.1 μm or less, and forming a lens matrix on the transparent resin A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising using a transparent resin having a faster rate than an etching rate of the resin to be processed.
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