JPH07170366A - Filter for image sensor, image sensor and image information processor - Google Patents
Filter for image sensor, image sensor and image information processorInfo
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- JPH07170366A JPH07170366A JP24266694A JP24266694A JPH07170366A JP H07170366 A JPH07170366 A JP H07170366A JP 24266694 A JP24266694 A JP 24266694A JP 24266694 A JP24266694 A JP 24266694A JP H07170366 A JPH07170366 A JP H07170366A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はイメージセンサー用フィ
ルター、イメージセンサー及び画像情報処理装置に係
り、特に可視光だけではなく非可視光領域の光信号を電
気信号に変換するイメージセンサー用フィルターとして
好適なイメージセンサー用フィルター及びそれを用いた
イメージセンサー、画像情報処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor filter, an image sensor and an image information processing apparatus, and is particularly suitable as an image sensor filter for converting an optical signal not only in the visible light but also in the invisible light region into an electric signal. Image sensor filter, image sensor using the same, and image information processing apparatus.
【０００２】そして、本発明はイメージセンサー用フィ
ルターはファクシミリ、イメージスキャナー、複写機等
の画像情報処理装置に用いられるイメージセンサー用の
フィルターに好適に用いられるものである。The image sensor filter of the present invention is preferably used as an image sensor filter used in an image information processing apparatus such as a facsimile, an image scanner and a copying machine.
【０００３】[0003]
【従来の技術】近年固体撮像装置の用途は多様化してお
り、新しい機能が要求されている。例えば、複写機の高
画質化、カラー化に加えて、目に見えない画像を認識し
それを再生し記録することが要求されてきている。その
ような画像、すなわち非可視光画像としては例えば、紫
外線や赤外線を吸収する特性を持つインクで形成された
画像等がある。このような画像を認識するためのセンサ
ー技術として、可視光を検出するセンサーと非可視光を
検出するセンサーとを併せて用いるものがある。2. Description of the Related Art In recent years, the applications of solid-state imaging devices have been diversified, and new functions are required. For example, in addition to high image quality and colorization of a copying machine, it is required to recognize an invisible image and reproduce and record it. As such an image, that is, an invisible light image, there is, for example, an image formed of ink having a characteristic of absorbing ultraviolet rays or infrared rays. As a sensor technology for recognizing such an image, there is one that uses both a sensor that detects visible light and a sensor that detects invisible light.
【０００４】可視光のみを検出し、画像を再生する複写
機等では、通常ＣＣＤ等のイメージセンサーのＩＣチッ
プ上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ
ーを設けた構成の固体撮像装置と、原稿と、の間の光路
中に色分解能を向上させる為の赤外カットフィルターを
配していた。In a copying machine which detects only visible light and reproduces an image, red (R), green (G) and blue (B) color filters are usually provided on an IC chip of an image sensor such as CCD. An infrared cut filter for improving color resolution is arranged in the optical path between the solid-state imaging device having the configuration and the original.
【０００５】従って、例えば赤外光吸収インクを用いて
印刷された画像を読み取り可視画像として再生する場合
には可視光用の光路とは別に赤外光カットフィルターの
ない赤外光専用の光学系を用意して、赤外光検出用の固
体撮像装置に赤外光を結像させる方法が考えられる。Therefore, for example, when an image printed using infrared light absorbing ink is read and reproduced as a visible image, an optical system dedicated to infrared light having no infrared light cut filter separately from the optical path for visible light is used. It is conceivable that a method of preparing infrared rays and forming an image of infrared light on the solid-state imaging device for infrared light detection is prepared.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方式は光学系が複雑になる為に、赤外光検出用とＲＧ
Ｂ光検出用のセンサをモノリシックに一体化し１つのＩ
Ｃチップとしたセンサを採用する新たな方式を本発明者
らは試みた。ところが、この新方式では赤外光を検出す
る必要があるので従来の赤外光カットフィルターを光路
中に設けることができない。However, since the above-mentioned system has a complicated optical system, it is not suitable for infrared light detection and RG.
Monolithically integrated sensor for B light detection
The present inventors have tried a new method that employs a C-chip sensor. However, since this new method needs to detect infrared light, the conventional infrared light cut filter cannot be provided in the optical path.
【０００７】従って、赤外光カットフィルターに代表さ
れる非可視光カットフィルターの配設方法を改良しない
ことには上記新方式の利点を十分に生かすことができな
くなる恐れがあった。Therefore, if the method of disposing the invisible light cut filter represented by the infrared light cut filter is not improved, there is a possibility that the advantages of the above new system cannot be fully utilized.
【０００８】例えば、特開昭５９−２２５５６４号公報
や特開昭６２−１７４７１６号公報には赤外光検出用セ
ンサをＲＧＢ光検出用のセンサと一体化する試みがなさ
れているが、そのフィルターの具体的構成にまで言及さ
れていない。For example, in JP-A-59-225564 and JP-A-62-174716, an attempt has been made to integrate an infrared light detection sensor with an RGB light detection sensor. No specific configuration is mentioned.
【０００９】一方、本願と同じ譲受人による米国特許出
願第１７４，４４４号（１９９３年１２月２８日出願） 第１７４，４５３号（１９９３年１２月２８日出願） 第１３９，１７４号（１９９３年１０月２１日出願）の
明細書には、赤外光と可視光とを検出できるＣＣＤイメ
ージセンサーが開示されている。On the other hand, US patent application Nos. 174,444 (filed on December 28, 1993), 174,453 (filed on December 28, 1993) and 139,174 (1993) by the same assignee as the present application. The specification filed on Oct. 21) discloses a CCD image sensor capable of detecting infrared light and visible light.
【００１０】特に第１７４，４４４号にてＩＲカットフ
ィルターをＣＣＤイメージセンサーのチップ上に設けた
構成（オンチップフィルター）を提案したが、そのフィ
ルター構成は更に改良していかねばならないことが判っ
た。In particular, No. 174,444 proposed a structure (on-chip filter) in which an IR cut filter was provided on the chip of a CCD image sensor, but it was found that the filter structure had to be further improved. .
【００１１】例えば、金属イオンを含むガラス膜や、色
素、顔料等を分散させたガラス膜を赤外カット用のオン
チップフィルターとして用いると、イメージセンサーの
特性や製造歩留まりが悪くなることが判明した。For example, it has been found that when a glass film containing metal ions or a glass film in which a dye, a pigment or the like is dispersed is used as an on-chip filter for infrared cut, the characteristics of the image sensor and the manufacturing yield are deteriorated. .
【００１２】以上、説明したように、非可視光カットフ
ィルターをオンチップフィルターとして用いる為には、
いかなる構造とすべきかという点については、未だ詳細
且つ充分な研究ないし検討がなされていないといえる。As described above, in order to use the invisible light cut filter as an on-chip filter,
It can be said that detailed and sufficient research or examination has not yet been made on what kind of structure should be adopted.
【００１３】本発明の目的は、可視光領域から非可視光
領域にいたる広い波長域での光信号検出が良好に行え、
かつ信号処理が比較的容易に行える小型のイメージセン
サー用フィルターにおいて、可視光と非可視光とを分離
するための良好なフィルター特性と形成後の後工程での
膜ワレ不良及び剥離を防止するためのイメージセンサー
用フィルター及びそれを用いたイメージセンサー、画像
情報処理装置を提供することにある。An object of the present invention is to perform excellent optical signal detection in a wide wavelength range from the visible light region to the invisible light region,
In addition, in a small image sensor filter that can perform signal processing relatively easily, in order to prevent good film characteristics for separating visible light and invisible light and prevent film cracking and peeling in a post-process after formation. An image sensor filter, an image sensor using the same, and an image information processing device.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明のイメージセンサ
ー用フィルターは、イメージセンサーの受光面上に設け
られた光学フィルターであって、該フィルターが複数の
薄層を交互に積層したものであることを特徴とする。An image sensor filter according to the present invention is an optical filter provided on a light receiving surface of an image sensor, and the filter is formed by alternately laminating a plurality of thin layers. Is characterized by.
【００１５】また本発明のイメージセンサー用フィルタ
ーは、可視光領域の光信号を色分解して電気信号に変換
する複数の光電変換要素を含む複数のセンサーアレイ
と、非可視光領域の光信号を色分解して電気信号に変換
する複数の光電変換要素を含む複数のセンサーアレイ
と、が並設されているイメージセンサーに用いられるイ
メージセンサー用フィルターにおいて、可視光領域の光
信号と非可視光領域の光信号とを分離するためにセンサ
ーアレイの要素として形成され、誘電体層と金属層とを
含む複数層から構成されることを特徴とする。Further, the image sensor filter of the present invention comprises a plurality of sensor arrays including a plurality of photoelectric conversion elements for color-separating an optical signal in the visible light region and converting it into an electric signal, and an optical signal in the invisible light region. In a filter for an image sensor used in an image sensor in which a plurality of sensor arrays including a plurality of photoelectric conversion elements that perform color separation and convert into an electric signal are arranged in parallel, an optical signal in a visible light region and an invisible light region It is formed as an element of a sensor array for separating the optical signal of the above and is composed of a plurality of layers including a dielectric layer and a metal layer.
【００１６】また本発明のイメージセンサー用フィルタ
ーは、光信号を電気信号に変換するイメージセンサーの
光電変換部上の平坦化処理平面上に、高屈折率層と低屈
折率層との誘電体多層交互膜で構成されたフィルターに
おいて、前記フィルターは圧縮応力を有し、前記高屈折
率層または前記低屈折率層の単膜の応力σは、 −５ＧＰａ≦σ＜−０．２ＧＰａ の範囲にあることを特徴とする。Further, the image sensor filter of the present invention comprises a dielectric multi-layer of a high refractive index layer and a low refractive index layer on a flattening treated plane on a photoelectric conversion part of an image sensor for converting an optical signal into an electric signal. In the filter composed of alternating films, the filter has a compressive stress, and the stress σ of the single film of the high refractive index layer or the low refractive index layer is in the range of −5 GPa ≦ σ <−0.2 GPa. It is characterized by
【００１７】本発明のイメージセンサーは、本発明のイ
メージセンサー用フィルターを有するとともに可視光の
色分解フィルターを更に有するものである。The image sensor of the present invention includes the image sensor filter of the present invention and a visible light color separation filter.
【００１８】本発明の画像情報処理装置は、本発明のイ
メージセンサー用フィルターを有するとともに可視光の
色分解フィルターを有するイメージセンサーと、可視光
領域の光信号に基づいて画像を形成する画像形成手段
と、非可視光領域の光信号に応答して該画像形成手段の
動作を制御する制御手段と、を備えたものである。The image information processing apparatus of the present invention comprises an image sensor having the image sensor filter of the present invention and a visible light color separation filter, and image forming means for forming an image based on an optical signal in the visible light region. And a control unit that controls the operation of the image forming unit in response to an optical signal in the invisible light region.
【００１９】以下、本発明についてさらに説明を行う。The present invention will be further described below.
【００２０】本発明のイメージセンサー用フィルター
は、イメージセンサーの受光面上に設けられた多層膜か
らなるものである。多層膜としては少なくとも２種の薄
膜が交互に積層されたものであり、好ましくはそのうち
一方を誘電体膜とする。より好ましくは他方を金属薄膜
とするとよい。或いは、該誘電体膜の応力が特定範囲内
の値となる膜を用いることも好ましいものである。The image sensor filter of the present invention comprises a multi-layer film provided on the light-receiving surface of the image sensor. The multilayer film is a film in which at least two kinds of thin films are alternately laminated, and one of them is preferably a dielectric film. More preferably, the other is a metal thin film. Alternatively, it is also preferable to use a film in which the stress of the dielectric film is a value within a specific range.
【００２１】誘電体膜としては単層の層厚が１０ないし
２００ｎｍ、金属薄膜としては単層の層厚が１０ないし
５０ｎｍ、の範囲から適宜選択される。積層数は必要と
する分光特性や、イメージセンサーの構造に応じて必要
な数だけ適宜選択される。The thickness of the single layer is 10 to 200 nm as the dielectric film, and the thickness of the single layer is 10 to 50 nm as the metal thin film. The number of stacked layers is appropriately selected according to the required spectral characteristics and the structure of the image sensor.
【００２２】本発明のフィルターを有するイメージセン
サーとしては、フォトダイオード、フォトトランジス
タ、光導電素子等を光電変換要素として有するイメージ
センサーであり、それらの受光面を形成する半導体領域
上に直接或いは絶縁層を介して積層される。該絶縁層上
には必要に応じて平坦化された層が設けられる。An image sensor having a filter of the present invention is an image sensor having a photodiode, a phototransistor, a photoconductive element, etc. as photoelectric conversion elements, and is directly or on an insulating layer on a semiconductor region forming a light receiving surface thereof. Are stacked through. A planarized layer is provided on the insulating layer as needed.
【００２３】イメージセンサーとしては以下に述べる
Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの４つに色分解できるセンサに限ら
ず、非可視光除去を必要とするものであればよく、例え
ばＲ単色用のセンサ、Ｇ単色用のセンサ、Ｂ単色用のセ
ンサ、更にはモノクロセンサであってもよい。又、イエ
ロー（Ｙ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍ）等の補色
用センサであってもよい。The image sensor is not limited to the R, G, B, and IR color-separating sensors described below, but may be any image sensor that needs to remove invisible light. For example, a sensor for R single color, It may be a G single color sensor, a B single color sensor, or a monochrome sensor. Further, it may be a sensor for complementary colors such as yellow (Y), cyan (Cy) and magenta (M).
【００２４】次に、本発明の一実施態様について説明を
行うが、まず一例として非可視光として赤外光を検出で
きるイメージセンサーの構成について説明する。Next, one embodiment of the present invention will be described. First, as an example, the structure of an image sensor capable of detecting infrared light as invisible light will be described.
【００２５】図１に本発明が適用されるイメージセンサ
ーの一例の模式的平面図を示す。このイメージセンサー
１には可視光領域の光信号を電気信号に変換する光電変
換要素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、非可視光領域の光信号を電気
信号に変換する光電変換要素（ｉＲ）が４ライン構成で
並置されている。ここで光電変換要素としてはフォトダ
イオードやフォトトランジスタの様な光起電力素子また
は光電導素子が用いられる。そして可視光領域用に用い
られる光電変換要素は可視光領域を透過し、非可視光領
域の光を遮断するための誘電体多層膜からなる積層フィ
ルター（ｉＲカットフィルター）を有する。また、可視
光領域の特定の領域の信号を得るために、特定の領域の
み選択的に透過するフィルターを合わせて有する。すな
わち、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各光電変換要素
は各々、可視光の特定の波長領域のみを透過する固有の
フィルターと非可視光領域を遮断する共通のフィルター
とを有する。FIG. 1 shows a schematic plan view of an example of an image sensor to which the present invention is applied. The image sensor 1 includes a photoelectric conversion element (R, G, B) that converts an optical signal in the visible light region into an electric signal and a photoelectric conversion element (iR) that converts an optical signal in the invisible light region into an electric signal. They are arranged side by side in a 4-line configuration. Here, as the photoelectric conversion element, a photovoltaic element such as a photodiode or a phototransistor or a photoconductive element is used. The photoelectric conversion element used for the visible light region has a laminated filter (iR cut filter) made of a dielectric multilayer film that transmits the visible light region and blocks light in the invisible light region. Further, in order to obtain a signal in a specific region of the visible light region, a filter that selectively transmits only the specific region is also included. That is, each of the R (red), G (green), and B (blue) photoelectric conversion elements has a unique filter that transmits only a specific wavelength region of visible light and a common filter that blocks an invisible light region. Have.
【００２６】一方、非可視光領域の光信号を電気信号に
変換する光電変換要素（ｉＲ）としては、非可視光領域
を含む広い波長領域に感度を有する材料に、非可視光領
域の光に対して選択的な透過率を持つフィルターを組み
合わせて構成する。On the other hand, as the photoelectric conversion element (iR) for converting an optical signal in the invisible light region into an electric signal, a material having sensitivity in a wide wavelength region including the invisible light region is used for a light in the invisible light region. On the other hand, it is configured by combining filters having selective transmittance.
【００２７】以上述べたように、各フィルターと組み合
わせることにより、特定の各可視光領域、非可視光領域
の光信号を得ることができる。図２に上記イメージセン
サーの一例の模式的断面図を示す。一つのＳｉ基板２上
に形成されたフォトダイオード６ａ〜６ｄの上に機能を
実現するためのフィルターが形成されている。また、各
フォトダイオード６ａ〜６ｄには光信号を転送するため
のＣＣＤ７ａ〜７ｄが隣接配置される。フォトダイオー
ド６ａ〜６ｃ上には特定の波長領域だけを選択透過する
フィルター５ｃ，５ｄ，５ｅと非可視光領域を遮断する
フィルター４とが設けられており、フィルター５ｃ，５
ｄ，５ｅとフィルター４との組み合わせにより可視光領
域の光信号を得ている。またフォトダイオード６ｄ上に
はそれぞれＢ，Ｒの波長領域だけを選択透過するフィル
ター５ｂ，５ａが設けられており、非可視光領域の光信
号を得ている。３ａ，３ｂは平坦化膜である。As described above, by combining with each filter, it is possible to obtain a specific optical signal in each visible light region and invisible light region. FIG. 2 shows a schematic sectional view of an example of the image sensor. A filter for realizing a function is formed on the photodiodes 6a to 6d formed on one Si substrate 2. CCDs 7a to 7d for transferring optical signals are arranged adjacent to the photodiodes 6a to 6d, respectively. Filters 5c, 5d and 5e that selectively transmit only a specific wavelength region and a filter 4 that blocks an invisible light region are provided on the photodiodes 6a to 6c.
An optical signal in the visible light region is obtained by combining d and 5e with the filter 4. Further, filters 5b and 5a for selectively transmitting only the wavelength regions of B and R, respectively, are provided on the photodiode 6d to obtain an optical signal in the invisible light region. 3a and 3b are flattening films.
【００２８】このような可視光と非可視光を分離するた
めのフィルター及びその製造工程において更なる技術改
善の余地が残されていることは前述したとおりである。As described above, there is room for further technical improvement in the filter for separating visible light and invisible light and the manufacturing process thereof.
【００２９】本発明の一実施例によるイメージセンサー
の製造工程では、フィルターとなる誘電体多層膜を形成
後、可視光領域センサー部を残して不要な部分をＲＩＥ
（リアクティブ・イオン・エッチング）法で除去し、そ
の後通常の後工程でイメージセンサーを製造する。しか
し、かかる製造工程においては、加熱を伴う工程の処理
時に誘電体多層膜に膜ワレ不良が発生するという問題が
発生する。これは、有機系平坦化膜が加熱工程により伸
びることで、その上層に形成された誘電体多層膜に熱歪
みが発生するため起こっている現象であると考えられ
る。In the process of manufacturing the image sensor according to the embodiment of the present invention, after forming the dielectric multilayer film serving as a filter, the visible light region sensor portion is left and unnecessary portions are removed by RIE.
After removing by (reactive ion etching) method, an image sensor is manufactured in a usual post process. However, in such a manufacturing process, there arises a problem that a film cracking defect occurs in the dielectric multilayer film at the time of processing in a process involving heating. This is considered to be a phenomenon that occurs because the organic flattening film expands due to the heating process, and thermal strain occurs in the dielectric multilayer film formed thereabove.
【００３０】又、本発明に用いられる誘電体多層膜は比
較的屈折率の高い高屈折率膜と比較的屈折率の低い低屈
折率膜の交互層からなり、広い非可視光領域を遮断する
ためには積層数が２０〜３０層、全膜厚が２５００〜４
０００ｎｍと厚くなる。よって、膜厚に比例して膜応力
の制御性が困難となり、また製造コストも高く、かつゴ
ミが混入しやすい等の問題が生じる可能性がある。The dielectric multilayer film used in the present invention is composed of alternating layers of a high refractive index film having a relatively high refractive index and a low refractive index film having a relatively low refractive index, and blocks a wide invisible light region. To achieve this, the number of layers is 20 to 30 and the total thickness is 2500 to 4.
It becomes as thick as 000 nm. Therefore, the controllability of the film stress becomes difficult in proportion to the film thickness, the manufacturing cost is high, and dust may be easily mixed.
【００３１】又フィルター４を誘電体多層膜にて形成す
る場合には、高屈折率膜と低屈折率膜の交互層を用い
る。高屈折率膜としてはＴｉＯ2 ，ＺｎＳ，Ｔａ
2 Ｏ5 ，Ｎｂ 2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＨｆＯ2 ，Ｙ2 Ｏ3 ，
ＣｅＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 等及びこれらの混合物が用いられ
る。また、低屈折率膜としてはＡｌ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，
ＭｇＦ 2 ，Ｎａ2 ＡｌＦ6 等及びこれらの混合物が用い
られる。膜形成時の基板加熱温度は平坦化膜３ａ，３ｂ
が通常のアクリル系ポリマー等の有機系樹脂で形成され
る場合は耐熱性に乏しいので、好ましくは室温から２２
０℃の温度範囲としなければならない。Further, the filter 4 is formed of a dielectric multilayer film.
In this case, use alternating layers of high and low refractive index films.
It TiO for high refractive index film2, ZnS, Ta
2OFive, Nb 2O3, ZrO2, HfO2, Y2O3，
CeO2, Al2O3Etc. and mixtures of these are used
It Further, as the low refractive index film, Al2O3, SiO2，
MgF 2, Na2AlF6Etc. and mixtures of these
To be The substrate heating temperature at the time of film formation is the leveling films 3a and 3b.
Are made of ordinary organic resin such as acrylic polymer
If the temperature is low, the heat resistance is poor.
It must be in the temperature range of 0 ° C.
【００３２】図３は上記誘電体多層膜の形成工程及びそ
の後工程を示す模式的断面図である。平坦化膜８（図２
の平坦化膜３ａ，３ｂに相当する。）の処理の後、多層
膜１０を設け、可視光域センサー部上の多層膜を残し
て、不要な部分を除去できるようにレジストによりパタ
ーン１１を形成し、ＲＩＥ法によりエッチングする。さ
らにアルミ電極パッド９、スクライビング部のパターン
ニング、エッチングを経てさらにダイシング、ワイヤー
ボンディングを行いガラス１２により封止することによ
りセンサーチップが製造される。このとき主としてパタ
ーンニング、ボンディング、ガラス封止の工程において
〜２２０℃程度の熱がかかり、図２に示したｉＲカット
フィルター４を積層した構成のセンサーを得ようとした
場合、ｉＲカットフィルターとして上述した誘電体多層
膜を用いると、後工程で膜割れを発生する恐れがある。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the step of forming the dielectric multilayer film and the subsequent steps. Flattening film 8 (FIG. 2)
Corresponds to the flattening films 3a and 3b. After the process (1), the multilayer film 10 is provided, and the pattern 11 is formed by a resist so that an unnecessary portion can be removed while leaving the multilayer film on the visible light region sensor portion, and etching is performed by the RIE method. Further, the sensor chip is manufactured by patterning and etching the aluminum electrode pad 9 and the scribing portion, and further dicing and wire bonding and sealing with glass 12. At this time, heat of about 220 ° C. is mainly applied in the steps of patterning, bonding, and glass sealing, and when an attempt is made to obtain a sensor having a laminated structure of the iR cut filter 4 shown in FIG. If the dielectric multilayer film described above is used, film cracking may occur in a later process.
【００３３】ところで光吸収性のあるＡｕ，Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ａｌ等の金属膜は透過しないほど十分に厚い膜の場
合は金属反射鏡として、薄い場合は可視光線を透過して
赤外光線を反射する熱反射鏡として広く利用されてい
る。一方、金属膜の上あるいは両面に施される誘電体膜
は金属の腐食を防ぐ保護効果とともに干渉により反射率
を下げる反射防止効果がある。By the way, Au, Ag, and C having light absorption
It is widely used as a metal reflecting mirror in the case of a film that is sufficiently thick so as not to transmit a metal film such as u and Al, and as a heat reflecting mirror that transmits visible light and reflects infrared light when it is thin. On the other hand, the dielectric film provided on or both surfaces of the metal film has a protective effect of preventing corrosion of the metal and an antireflection effect of lowering the reflectance by interference.
【００３４】本発明者らは、少ない積層数で、より薄い
膜厚により膜応力が小さくかつ良好なフィルター特性を
得るべくフィルターについて鋭意研究を行った結果、金
属層と誘電体層との干渉による効果を更に高められるよ
うな高屈折率誘電体層と金属層とを交互に積層した構成
により、可視光域を透過し、広い非可視光域で透過を遮
断する良好なフィルター特性が薄い膜厚でも得られるこ
とを見出し、本発明に到達したものである。The inventors of the present invention have conducted diligent research on a filter with a small number of layers to obtain a good film characteristic and a small film stress due to a thinner film thickness. As a result, the result of interference between a metal layer and a dielectric layer is found. A high-refractive-index dielectric layer and a metal layer, which can further enhance the effect, are alternately laminated to transmit a visible light region and block a transmission in a wide invisible light region. However, they have reached the present invention by finding that they can be obtained.
【００３５】即ち、本発明の一実施態様によるイメージ
センサー用フィルターは、可視光領域の光信号と非可視
光領域の光信号とを分離するためにセンサーアレイの要
素として形成され、図４に示すように誘電体層２１と金
属層２２とを含む複数層からなることを特徴とするもの
である。That is, the image sensor filter according to one embodiment of the present invention is formed as an element of a sensor array for separating a light signal in a visible light region and a light signal in a non-visible light region, and is shown in FIG. Thus, it is characterized by comprising a plurality of layers including the dielectric layer 21 and the metal layer 22.
【００３６】本発明の誘電体層２１としては、例えば、
上記高屈折率膜と同じ材質のもの、即ち、ＴｉＯ2 ，Ｚ
ｎＳ，Ｔａ2 Ｏ5 ，Ｎｂ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＨｆＯ2 ，
Ｙ2Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 等及びこれらの混合物
を用いることができる。As the dielectric layer 21 of the present invention, for example,
The same material as the above high refractive index film, that is, TiO 2 , Z
nS, Ta 2 O 5 , Nb 2 O 3 , ZrO 2 , HfO 2 ,
Y 2 O 3, CeO 2, Al 2 O 3 or the like and may be a mixture thereof.
【００３７】また、金属層２２としては、例えば上記Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ等を用いることができる。なお、
赤外線カットフィルターとして用いる場合には、特に銀
または銀を主成分とする銀合金を好適に用いることがで
きる。As the metal layer 22, for example, the above A
u, Ag, Cu, Al or the like can be used. In addition,
When used as an infrared cut filter, silver or a silver alloy containing silver as a main component can be preferably used.
【００３８】なお、本発明のイメージセンサー用フィル
ターは、膜厚の制御性、金属膜の腐食防止、ゴミの混入
防止等の点から、真空蒸着法、高周波イオンプレーティ
ング法、スパッタリング法により製造されることが好ま
しい。The image sensor filter of the present invention is manufactured by a vacuum vapor deposition method, a high frequency ion plating method, or a sputtering method from the viewpoints of the controllability of the film thickness, the corrosion prevention of the metal film, the prevention of contamination of dust and the like. Preferably.
【００３９】本発明によれば、良好なフィルター特性を
有しつつ、少ない積層数でより薄い膜厚により膜応力を
小さくでき、フィルターの多層膜形成時、形成後の後工
程において膜ワレ不良を防止して、良好な特性のイメー
ジセンサーを効率よく安定して製造することができる。According to the present invention, it is possible to reduce the film stress due to a thinner film thickness with a small number of layers while having good filter characteristics, and to prevent film cracking defects in the post-process after forming a multilayer film of the filter. Therefore, an image sensor having good characteristics can be efficiently and stably manufactured.
【００４０】前述した実施態様は、金属層を用いること
によって、積層される層の数を減らすことで、膜の破損
を防止するとともに良好な可視光透過特性を得るもので
あった。一方、次に述べる本発明の別の実施態様では各
層の物理特性特に応力を特定することにより１０層以上
の多層構成となっても膜の破損確率を低減することがで
きる。In the above-described embodiment, by using the metal layer, the number of layers to be laminated is reduced to prevent the film from being damaged and to obtain good visible light transmission characteristics. On the other hand, in another embodiment of the present invention described below, the probability of breakage of the film can be reduced by specifying the physical properties of each layer, particularly the stress, even if a multilayer structure of 10 layers or more is formed.
【００４１】特に単層の応力σをσ＜−０．２ＧＰａと
すると膜の破損確率が臨界的に低下し、σ≧−５ＧＰａ
とするとダイシングの際の膜はがれの確率が臨界的に低
下する。Particularly, when the stress σ of the single layer is σ <−0.2 GPa, the damage probability of the film is critically lowered, and σ ≧ −5 GPa.
If so, the probability of film peeling during dicing will be critically reduced.
【００４２】応力の測定は、本発明のフィルターとなる
各膜を形成する時と同じ成膜条件下で応力測定用の膜を
ガラス基板等に成膜して得たサンプルを用いて測定す
る。そして、このサンプルの測定値をフィルターとなる
各膜の応力とみなす。The stress is measured by using a sample obtained by forming a film for stress measurement on a glass substrate or the like under the same film forming conditions as when forming each film to be the filter of the present invention. Then, the measured value of this sample is regarded as the stress of each film serving as a filter.
【００４３】応力の測定法は周知であり、例えばリアラ
イズ社刊の「薄膜の力学的特性評価技術」のＰ．２２５
−Ｐ．２３５に記されている。The method for measuring stress is well known, for example, see P. of "Technology for evaluating mechanical properties of thin film" published by Realize. 225
-P. 235.
【００４４】即ち、図５に示すように平坦化処理平面上
の、高屈折率層２４と低屈折率層２３との誘電体多層交
互膜で構成されたフィルターに圧縮応力を持たせ、該高
屈折率層２４または該低屈折率層２３の単膜の応力σが −５ＧＰａ（ギガパスカル）≦σ＜−０．２ＧＰａ の範囲となるようにすることで、膜ワレが発生せず、剥
離もしないフィルターを得ることが可能となる。より好
ましくは−１ＧＰａ≦σ＜−０．２ＧＰａ、最適には−
０．３ＧＰａ≦σ＜−０．２ＧＰａとするとよい。That is, as shown in FIG. 5, a filter composed of a dielectric multilayer alternating film of a high refractive index layer 24 and a low refractive index layer 23 on a flattening treated plane is given a compressive stress, and the high stress is applied to the filter. By setting the stress σ of the single film of the refractive index layer 24 or the low refractive index layer 23 to be in the range of −5 GPa (gigapascal) ≦ σ <−0.2 GPa, film cracking does not occur and peeling occurs. It is possible to obtain a filter that does not. More preferably, −1 GPa ≦ σ <−0.2 GPa, optimally −
It is preferable that 0.3 GPa ≦ σ <−0.2 GPa.
【００４５】高屈折率層または該低屈折率層の単膜の応
力は、膜の堆積方法、膜を形成する基体の温度、ガス成
分、ガス圧、バイアス電位等の製造条件を変えることで
制御することができる。The stress of the single film of the high refractive index layer or the low refractive index layer is controlled by changing the film deposition method, the temperature of the substrate forming the film, the gas component, the gas pressure, the bias potential, and other manufacturing conditions. can do.
【００４６】例えば、スパッタリング時のＡｒガスの圧
力を変えることや、プラズマＣＶＤの時の放電電力を変
えることで所望の応力をもつ膜を得ることができる。For example, a film having a desired stress can be obtained by changing the pressure of Ar gas during sputtering or by changing the discharge power during plasma CVD.
【００４７】本発明によれば、応力を制御することによ
って、多層膜形成後の後工程において膜ワレ及び膜剥離
を防止することができる。単膜の応力が引っ張りの時、
密着力は良好であるが膜ワレ不良が発生する。このと
き、膜の応力（σ）は成膜方法条件によって変動するの
が通常であるが、好ましくは−０．２ＧＰａ以上の圧縮
応力（σ＜−０．２ＧＰａ）を有すると、膜ワレ不良に
対して、より安全に防止することができる。また、単膜
の応力が−５ＧＰａを超える（σ＜−５ＧＰａ）時、膜
ワレ不良は発生しないが膜剥離が発生する（応力の符号
は−が圧縮応力、＋が引っ張り応力を示す。）ここで、
誘電体多層膜の層数、材料及び膜厚は単膜の応力が上記
範囲に入っている限り特に限定するものではない。ま
た、誘電体多層薄膜の製造方法は、真空蒸着法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法、イオンアシスト
法及びＣＶＤ法等、圧縮応力を制御できる方法であれば
特に限定するものではない。According to the present invention, by controlling the stress, film cracking and film peeling can be prevented in the post-process after the formation of the multilayer film. When the stress of the single film is tensile,
Adhesion is good, but film cracking occurs. At this time, the stress (σ) of the film usually varies depending on the film forming method conditions. However, if the film has a compressive stress (σ <−0.2 GPa) of −0.2 GPa or more, film cracking failure occurs. On the other hand, it can be prevented more safely. Further, when the stress of the single film exceeds −5 GPa (σ <−5 GPa), film cracking does not occur, but film peeling occurs (the sign of the stress is − for compressive stress and + for tensile stress). so,
The number of layers, the material and the film thickness of the dielectric multilayer film are not particularly limited as long as the stress of the single film is within the above range. The method for producing the dielectric multilayer thin film is not particularly limited as long as it is a method capable of controlling the compressive stress, such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an ion assist method and a CVD method.
【００４８】[0048]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。なお、以下に説明する実施例は主に赤外領域
の光をカットするフィルターに関するものであるが、本
発明はかかる波長領域のフィルターのみに限定されるも
のではない。 （実施例１）アクリル系ポリマーの平坦化膜形成処理
後、イオンプレーティング法により高屈折率誘電体層と
金属層との交互層からなる５層構成の多層膜を形成し
た。高屈折率誘電体層の材質は酸化チタニウムで金属層
の材質は銀である。成膜時の真空度は０．０２Ｐａに保
つように酸化チタニウムには酸素ガスを、銀にはアルゴ
ンガスを供給し、１００Ｗの高周波プラズマ中で各膜材
料を抵抗加熱方式で蒸発させ成膜した。各層の膜厚はコ
ンピューター計算と光学式膜厚モニターおよび水晶式膜
厚モニターで設定し、高屈折率誘電体層の膜厚は一層あ
たり３０ｎｍ、金属層の膜厚は一層あたり１５ｎｍと
し、５層（高屈折率誘電体層３層、金属層２層）構成の
総膜厚は１２０ｎｍとした。なお、高屈折率誘電体層の
膜厚は一層あたり２５〜１００ｎｍ、金属層の膜厚は一
層あたり１０〜５０ｎｍの範囲で選ぶことが望ましい。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Although the embodiments described below mainly relate to a filter that cuts light in the infrared region, the present invention is not limited to such a filter in the wavelength region. Example 1 After the acrylic polymer flattening film was formed, a 5-layered multilayer film including alternating layers of a high refractive index dielectric layer and a metal layer was formed by an ion plating method. The material of the high refractive index dielectric layer is titanium oxide, and the material of the metal layer is silver. Oxygen gas was supplied to titanium oxide and argon gas was supplied to silver so that the degree of vacuum during film formation was kept at 0.02 Pa, and each film material was evaporated by a resistance heating method in 100 W high frequency plasma to form a film. . The film thickness of each layer is set by computer calculation, an optical film thickness monitor, and a crystal film thickness monitor. The thickness of the high refractive index dielectric layer is 30 nm per layer, and the thickness of the metal layer is 15 nm per layer. The total film thickness of the structure (three high refractive index dielectric layers, two metal layers) was 120 nm. The thickness of the high refractive index dielectric layer is preferably 25 to 100 nm per layer, and the thickness of the metal layer is preferably 10 to 50 nm per layer.
【００４９】図４に膜構成の断面図、図６に膜特性を示
す。図４において、２１は高屈折率誘電体層、２２は金
属層である。FIG. 4 shows a sectional view of the film structure, and FIG. 6 shows the film characteristics. In FIG. 4, 21 is a high refractive index dielectric layer and 22 is a metal layer.
【００５０】この多層膜を形成後、後工程を施してイメ
ージセンサーを複数作製したが全て膜ワレ等は発生せず
良好であった。 （実施例２）アクリル系ポリマーの平坦化膜形成処理
後、スパッタリング法により高屈折率誘電体層、金属
層、高屈折率誘電体層の交互層からなる３層構成の多層
膜を形成した。高屈折率誘電体層の材質は窒化シリコン
で金属層の材質は銀である。成膜時の真空度は０．３Ｐ
ａに保つように窒化シリコンにはアルゴンガスと窒素ガ
スを、銀にはアルゴンガスを供給した。各層の膜厚はコ
ンピューター計算と水晶式膜厚モニターで設定し、高屈
折率誘電体層の膜厚は一層あたり２５ｎｍ、金属層の膜
厚は一層あたり２５ｎｍ、３層構成の総膜厚は７５ｎｍ
とした。なお、高屈折率誘電体層の膜厚は一層あたり２
５〜１００ｎｍ、金属層の膜厚は一層あたり１０〜５０
ｎｍの範囲で選ぶことが望ましい。After forming this multilayer film, a plurality of image sensors were manufactured by carrying out a post-process, but all were good with no film cracks or the like. Example 2 After the acrylic polymer flattening film formation treatment, a multilayer film having a three-layer structure composed of alternating layers of a high refractive index dielectric layer, a metal layer and a high refractive index dielectric layer was formed by a sputtering method. The material of the high refractive index dielectric layer is silicon nitride and the material of the metal layer is silver. Vacuum degree during film formation is 0.3P
Argon gas and nitrogen gas were supplied to the silicon nitride, and argon gas was supplied to the silver so as to keep at a. The thickness of each layer is set by computer calculation and the crystal thickness monitor. The thickness of the high refractive index dielectric layer is 25 nm per layer, the thickness of the metal layer is 25 nm per layer, and the total thickness of the three-layer structure is 75 nm.
And The thickness of the high refractive index dielectric layer is 2 per layer.
5 to 100 nm, the thickness of the metal layer is 10 to 50 per layer
It is desirable to select in the range of nm.
【００５１】図７に膜特性を示す。この多層膜を形成
後、後工程を施してイメージセンサーを複数作製したが
全て膜ワレ等は発生せず良好であった。 （実施例３）アクリル系ポリマーの平坦化膜形成処理
後、真空蒸着法により酸化シリコンからなる密着層を５
０ｎｍの厚さで設け、上層に高屈折率誘電体層、金属
層、高屈折率誘電体層の交互層からなる３層構成の多層
膜を形成した。高屈折率誘電体層の材質は酸化チタニウ
ムで金属層の材質は銀である。成膜時の真空度は０．０
１Ｐａに保つように酸化チタニウムには酸素ガスを供給
し、各膜材料を抵抗加熱方式で蒸発させ成膜した。各層
の膜厚はコンピューター計算と光学式膜厚モニターおよ
び水晶式膜厚モニターで設定し、高屈折率誘電体層の膜
厚は一層あたり５０ｎｍ、金属層の膜厚は一層あたり２
５ｎｍ、３層構成（第１層は誘電体層の積層膜構成）の
総膜厚は１２５ｎｍとした。なお、高屈折率誘電体層の
膜厚は一層あたり２５〜１００ｎｍ、金属層の膜厚は一
層あたり１０〜５０ｎｍの範囲で選ぶことが望ましい。FIG. 7 shows the film characteristics. After forming this multilayer film, a plurality of image sensors were manufactured by performing a post-process, but all were good with no film cracks. (Example 3) After an acrylic polymer flattening film forming process, an adhesion layer made of silicon oxide was formed by a vacuum deposition method.
A multi-layer film having a three-layered structure was formed with a thickness of 0 nm, and an upper layer was an alternating layer of a high refractive index dielectric layer, a metal layer, and a high refractive index dielectric layer. The material of the high refractive index dielectric layer is titanium oxide, and the material of the metal layer is silver. Vacuum degree during film formation is 0.0
Oxygen gas was supplied to titanium oxide so as to keep the pressure at 1 Pa, and each film material was evaporated by a resistance heating method to form a film. The film thickness of each layer is set by computer calculation, an optical film thickness monitor, and a crystal film thickness monitor. The thickness of the high refractive index dielectric layer is 50 nm per layer, and the thickness of the metal layer is 2 nm per layer.
The total film thickness of the 5-nm, 3-layer structure (the first layer is a laminated film structure of dielectric layers) was 125 nm. The thickness of the high refractive index dielectric layer is preferably 25 to 100 nm per layer, and the thickness of the metal layer is preferably 10 to 50 nm per layer.
【００５２】図８に膜特性を示す。この多層膜を形成
後、後工程を施してイメージセンサーを複数作製したが
全て膜ワレ等は発生せず良好であった。 （実施例４）センサー外部の表面に可視光域と非可視光
域の感度を補正するフィルター膜を設け、実施例１と同
様の５層膜構成の多層膜を形成後、後工程を施してイメ
ージセンサーを作製した。FIG. 8 shows the film characteristics. After forming this multilayer film, a plurality of image sensors were manufactured by performing a post-process, but all were good with no film cracks. (Example 4) A filter film that corrects the sensitivity in the visible light region and the invisible light region is provided on the outer surface of the sensor, and after forming a multilayer film having the same five-layer film structure as in Example 1, a post process is performed. An image sensor was produced.
【００５３】図９に補正膜特性、図１０に合成膜特性、
図１１にパッケージの模式的断面図を示す。図１１にお
いて、３１は封止ガラス、３２は補正膜、３３はセンサ
ーである。補正用のフィルターは従来のように外部光学
系途中の光路中に設置されてもかまわない。FIG. 9 shows the correction film characteristic, FIG. 10 shows the synthetic film characteristic,
FIG. 11 shows a schematic sectional view of the package. In FIG. 11, 31 is a sealing glass, 32 is a correction film, and 33 is a sensor. The correction filter may be installed in the optical path in the middle of the external optical system as in the conventional case.
【００５４】以上説明したように本発明の実施例によれ
ば、イメージセンサー上に直接多層膜からなるフィルタ
ーを形成することが可能となり、イメージセンサーの機
能・用途の多様化に役立つものである。特に、その平坦
化膜上の薄い膜厚でフィルター特性が得られることによ
り、後工程の膜割れ及び膜剥離を防止した良好な特性の
イメージセンサーを提供することができる。As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to directly form a filter made of a multilayer film on the image sensor, which is useful for diversifying the functions and applications of the image sensor. In particular, since a filter characteristic can be obtained with a thin film thickness on the flattening film, it is possible to provide an image sensor having excellent characteristics that prevents film cracking and film peeling in a subsequent step.
【００５５】以下本発明の実施例５〜７について説明す
る。以下に説明する実施例は主に赤外領域の光をカット
するフィルターに関するものであるが、本発明は以下の
実施例に限定されるものではなく、また本発明の目的が
達成されるものであれば、その範囲内での多層膜構成、
材料の選択が可能である。 （実施例５）図３の８に示すアクリル系ポリマーの平坦
化膜形成処理後、スパッタリング法により誘電体多層膜
１０を形成した。誘電体多層膜は非可視光領域の近赤外
光の透過率を抑え、可視光領域の光を透過する特性を有
するもので、１１層のＳｉＯ 2 膜と１０層のＴｉＯ2 膜
との２１層の交互層構成からなる。膜形成時の真空度は
０．２７Ｐａであり、基板温度は３０℃である。この膜
特性を図１２に示す。ここでＳｉＯ2 の応力は−０．５
ＧＰａ、ＴｉＯ2 の応力は−０．５ＧＰａである。この
膜の全応力は−１２５０Ｎ／ｍであった。この膜を形成
した後、図３に示したパターンニング、エッチング、ダ
イシング、ワイヤーボンディング、熱封止の後工程を施
して、イメージセンサーを作製した。このとき、膜にク
ラック等の変化はみられず良好な外観を示した。 （実施例６）図３の工程で、成膜を施さずワイヤーボン
ディングまで施したイメージセンサーを用意し、実施例
５と同様の成膜を行った。その後ガラス封止処理を行
い、イメージセンサーを作製した。このとき実施例５と
同様に、膜クラック等の変化はみられず良好な外観を示
した。 （実施例７）図３の８に示すアクリル系ポリマーの平坦
化膜形成処理後、抵抗加熱蒸着法により誘電体多層膜１
０を形成した。誘電体多層膜は非可視光領域の近赤外光
の透過率を抑え、可視光領域の光を透過する特性を有す
るもので、ＳｉＯ2 膜とＺｎＳ膜との２１層の交互層構
成からなる。膜形成時の真空度はＳｉＯ2 が０．０１３
３Ｐａの酸素を導入し、ＺｎＳは０．００４Ｐａであ
り、基板温度は１００℃である。この膜特性を図１３に
示す。ここでＳｉＯ2 は蒸着薬品としてＳｉＯを使用し
た。このとき、ＳｉＯ2 の応力は−０．２５ＧＰａ、Ｚ
ｎＳの応力は−０．３ＧＰａである。この膜の全応力は
−６３９Ｎ／ｍであった。この膜を形成した後、図３に
示したパターンニング、エッチング、ダイシング、ワイ
ヤーボンディング、熱封止の後工程を施して、イメージ
センサーを作製した。このとき、膜にクラック等の変化
はみられず良好な外観を示した。 （比較例１）実施例５と同様の構成で、真空蒸着法より
ＳｉＯ2 膜とＴｉＯ2 膜との２１層の交互層構成からな
るｉＲカットフィルターを形成した。膜形成時の真空度
は、ＳｉＯ2 膜が０．０２６６Ｐａ、ＴｉＯ2 膜が０．
０１３３Ｐａであり、基板温度は３０℃である。ここで
ＳｉＯ2 の応力は０．０２ＧＰａ、ＴｉＯ2 の応力は
０．２ＧＰａである。この膜の全応力は２１５Ｎ／ｍで
あった。この膜を形成した後、図３に示したパターンニ
ング、エッチング、ダイシング、ワイヤーボンディン
グ、熱封止の後工程を施して、イメージセンサーを複数
作製した。このとき、センサーの半分以上は膜にクラッ
クが発生し、センサーとして機能しなかった。 （比較例２）実施例５と同様に、スパッタリング法より
ＳｉＯ2 膜とＴｉＯ2 膜との２１層の交互層誘電体多層
膜のサンプルを複数形成した。アースに対して基板に−
１５０Ｖのバイアスを印加してスパッタリングを行っ
た。膜形成時の真空度は、０．１３３Ｐａであり、基板
温度は１００℃である。ここでＳｉＯ2 の応力は−７Ｇ
Ｐａ、ＴｉＯ2 の応力は−５．５ＧＰａである。この膜
の全応力は−１５５００Ｎ／ｍであった。この膜を形成
した後、後工程処理をするとサンプルの半分以上は、ダ
イシング工程で膜が全面剥離を起こした。Examples 5 to 7 of the present invention will be described below.
It The examples described below mainly cut light in the infrared region.
The present invention relates to a filter for
The present invention is not limited to the examples, and the object of the present invention is
If it is achieved, a multilayer film structure within that range,
The material can be selected. (Example 5) Flatness of acrylic polymer shown in 8 of FIG.
Dielectric multi-layer film by sputtering method
Formed 10. Dielectric multilayer film is near infrared in the invisible light region
It has the property of suppressing light transmittance and transmitting light in the visible light range.
And 11 layers of SiO 2Membrane and 10 layers of TiO2film
And 21 layers of alternating layers. The degree of vacuum during film formation
It is 0.27 Pa and the substrate temperature is 30 ° C. This membrane
The characteristics are shown in FIG. Where SiO2Stress is -0.5
GPa, TiO2Has a stress of -0.5 GPa. this
The total stress of the film was -1250 N / m. Form this film
Then, the patterning, etching and
Icing, wire bonding, heat sealing
Then, an image sensor was manufactured. At this time,
There was no change in the rack, etc., and the appearance was good. (Example 6) In the process of FIG.
Example of preparing an image sensor that has been processed
The same film formation as in No. 5 was performed. After that, glass sealing is performed.
I made an image sensor. At this time, with Example 5
Similarly, no changes such as film cracks are observed and a good appearance is shown.
did. (Example 7) Flatness of acrylic polymer shown in 8 of FIG.
Dielectric multilayer film 1 by resistance heating vapor deposition method after chemical film formation process
Formed 0. Dielectric multilayer film is near infrared light in the invisible light region
It has the property of suppressing the transmittance of light and transmitting light in the visible light range.
Things, SiO221 layer alternating structure of ZnS film and ZnS film
Consists of The degree of vacuum during film formation is SiO2Is 0.013
3 Pa oxygen was introduced and ZnS was 0.004 Pa.
The substrate temperature is 100 ° C. This film characteristic is shown in FIG.
Show. Where SiO2Uses SiO as a vapor deposition chemical
It was At this time, SiO2Stress is -0.25 GPa, Z
The stress of nS is -0.3 GPa. The total stress of this film is
It was -639 N / m. After forming this film,
Patterning, etching, dicing, wiping
Image after post-processing of layer bonding and heat sealing
A sensor was made. At this time, changes such as cracks in the film
It was not seen and showed a good appearance. (Comparative Example 1) With the same configuration as that of Example 5, a vacuum evaporation method was used.
SiO2Membrane and TiO2It consists of 21 layers of alternating layers with the membrane.
IR cut filter was formed. Vacuum degree during film formation
Is SiO2Film is 0.0266Pa, TiO2The membrane is 0.
It is 0133 Pa and the substrate temperature is 30 ° C. here
SiO2Stress is 0.02GPa, TiO2The stress of
It is 0.2 GPa. The total stress of this film is 215 N / m
there were. After forming this film, the pattern pattern shown in FIG.
Etching, etching, dicing, wire bonding
Multiple image sensors by post-processing of heat and heat sealing
It was made. At this time, more than half of the sensor is
There was a noise and it did not function as a sensor. (Comparative Example 2) As in Example 5, the sputtering method was used.
SiO2Membrane and TiO221 layers of alternating dielectric layers with membranes
Multiple membrane samples were formed. On the substrate against earth
Apply a bias of 150 V and perform sputtering
It was The degree of vacuum during film formation is 0.133 Pa.
The temperature is 100 ° C. Where SiO2Stress is -7G
Pa, TiO2Has a stress of -5.5 GPa. This membrane
The total stress of was -15500 N / m. Form this film
After processing, more than half of the sample
The film was completely peeled off in the icing process.
【００５６】以上説明したように、本発明の実施例によ
れば、イメージセンサー上に直接誘電体多層膜からなる
フィルターを形成することが可能となり、イメージセン
サーの機能・用途の多様化に役立つものである。特に、
その平坦化膜状の応力を制御することにより、後工程の
膜割れ及び膜剥離を防止した良好な特性のイメージセン
サーを提供することができる。As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to directly form a filter made of a dielectric multilayer film on an image sensor, which is useful for diversifying the functions and applications of the image sensor. Is. In particular,
By controlling the stress in the flattening film shape, it is possible to provide an image sensor having good characteristics in which film cracking and film peeling in a subsequent step are prevented.
【００５７】（画像情報処理装置）次に、本発明のイメ
ージセンサーが用いられる画像情報処理装置について説
明する。(Image Information Processing Apparatus) Next, an image information processing apparatus using the image sensor of the present invention will be described.
【００５８】図１４はそのブロック図を示しており、前
述してきた各実施例の固体撮像装置（センサ）１からの
信号は画像処理部１００３及び判別手段としての識別部
１００１に入力される。そして、その情報は記録制御部
１００４によって駆動される記録部１００５によって再
生記録される。FIG. 14 shows a block diagram thereof, and the signal from the solid-state image pickup device (sensor) 1 of each of the above-described embodiments is inputted to the image processing section 1003 and the discrimination section 1001 as the discrimination means. Then, the information is reproduced and recorded by the recording unit 1005 driven by the recording control unit 1004.
【００５９】センサ１は原稿のほぼ同一点をそれぞれＲ
（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）、それに加
え約１０００ｎｍ付近に感度を有する赤外成分に分解し
て４００ｄｐｉの画素密度で読み取る。The sensor 1 uses the R
(Red), G (green), B (blue), and in addition, it is decomposed into an infrared component having a sensitivity of about 1000 nm and read at a pixel density of 400 dpi.
【００６０】該センサ出力は白色板及び赤外光基準板を
用いて、いわゆるシェーティング補正を施され、各８ｂ
ｉｔの画像信号として識別部１００１及び画像処理部１
００３に入力される。画像処理部１００３は一般のカラ
ー複写機で行われる変倍マスキング、ＯＣＲ等の処理を
行い記録信号であるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色信号を生成す
る。The sensor output is subjected to so-called shading correction by using a white plate and an infrared light reference plate, and each 8b
As the image signal of it, the identification unit 1001 and the image processing unit 1
003 is input. The image processing unit 1003 performs processing such as variable-magnification masking and OCR performed in a general color copying machine, and generates four color signals of C, M, Y and K which are recording signals.
【００６１】一方識別部１００１では、本発明の特徴と
する原稿中の特定パターンの検出を行い、その結果を記
録制御部１００４に出力して必要に応じて、特定色によ
るぬりつぶし等記録信号に加工を加えて記録部１００５
で記録紙上に記録し、あるいは記録動作を中止するなど
により、忠実な画像再生を禁止する。On the other hand, the identifying section 1001 detects a specific pattern in the original document, which is a feature of the present invention, and outputs the result to the recording control section 1004, and if necessary, processes it into a recording signal such as filling with a specific color. Recording unit 1005
By recording on the recording paper with or by stopping the recording operation, faithful image reproduction is prohibited.
【００６２】次に本発明で検出しようとする画像パター
ンについて図１５，１６を用いて概説する。Next, the image pattern to be detected in the present invention will be outlined with reference to FIGS.
【００６３】図１５は、可視領域ではほぼ透過し、８０
０ｎｍ付近の赤外光を吸収する透明色素の分光特性を示
しており、例えば三井東圧化学（株）のＳＩＲ−１５９
等が代表的である。FIG. 15 shows that the light is almost transparent in the visible region.
It shows the spectral characteristics of a transparent dye that absorbs infrared light near 0 nm, for example, SIR-159 from Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.
Etc. are typical.
【００６４】図１６は上記透明赤外吸収色素で構成され
る透明インクを用いて作られたパターン例である。すな
わち、ある特定のすなわち赤外光を反射するインクａで
記録された三角形のパターンの上に１辺が約１２０μｍ
の正方形の微小パターンｂを上記透明インクを用いて印
刷してある。同パターンは図で示す様に可視域ではほと
んど同色であるためｂのパターンは人の目では識別不能
であるが、赤外域において検出が可能となる。尚、以後
の説明の為に１例として約１２０μｍ口のパターンを図
示したが４００ｄｐｉでこのｂの領域を読めば図示する
ごとく約４画素の大きさとなる。尚、該パターンの形成
法はこの例に限定されるものではない。FIG. 16 shows an example of a pattern made by using the transparent ink composed of the transparent infrared absorbing dye. That is, one side is approximately 120 μm on a triangular pattern recorded with a specific, ie, infrared-reflecting ink a.
The square minute pattern b is printed with the transparent ink. Since the pattern has almost the same color in the visible range as shown in the figure, the pattern of b cannot be recognized by human eyes, but can be detected in the infrared range. Incidentally, for the sake of the following description, a pattern of about 120 μm opening is shown as an example, but if this area b is read at 400 dpi, it becomes about 4 pixels in size as shown. The method of forming the pattern is not limited to this example.
【００６５】図１７を用いてさらに図１４の識別部１０
０１の詳細について説明する。図１７の１０−１〜１０
−４はＦｉＦｏで構成される画像データ遅延部であり、
それぞれ３２ｂｉｔ（８ｂｉｔ×４成分）の画像データ
を１ライン分づつ遅延する。Further referring to FIG. 17, the identification unit 10 of FIG.
The details of 01 will be described. 10-1 to 10 in FIG.
-4 is an image data delay unit composed of FiFo,
Image data of 32 bits (8 bits × 4 components) is delayed by one line.
【００６６】入力画像信号は先ずフリップフロップ１１
−１，１１−２で２画素分遅延保持してＡの画素データ
を、メモリ１０−１，１０−２で２ラインさらに遅延し
たＣ画素データを、さらにＦＦ１１−３，１１−４で２
画素分遅延させた注目画素データＸを、ＦＦ１１−５，
１１−６で２画素分遅延させたＢの画素データを、同様
にしてＤの画素データをそれぞれ同時に判定部１２に入
力する。ここで注目画素位置Ｘに対するその近傍Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ４画素の位置関係は図１８のごとくなる。First, the input image signal is the flip-flop 11
-1, 11-2 delays and holds two pixels of A pixel data, C-pixel data further delayed by two lines in the memories 10-1, 10-2, and FF11-3, 11-4 outputs two.
The target pixel data X delayed by the pixel is set to FF11-5,
Similarly, the pixel data of B delayed by two pixels in 11-6 and the pixel data of D are simultaneously input to the determination unit 12. Here, the neighborhood A of the pixel position of interest X,
The positional relationship among the B, C, and D4 pixels is as shown in FIG.
【００６７】すなわち今注目画素Ｘが、図１６のｂの部
分のインクを読んでいたとするならば、上記Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄはいずれもその周囲に位置するａパターンの画像
を読んでいる事になる。That is, if the pixel X of interest is reading the ink in the portion b in FIG. 16, then the above A, B,
Both C and D are reading the image of a pattern located around it.
【００６８】（判定アルゴリズム）今Ａの画素信号を構
成するＲ成分をＡR 、Ｇ成分をＡG 、Ｂ成分をＡB 、赤
外成分をＡIRとし、同様にＢ、Ｃ、Ｄの各画素信号を構
成するＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲの各成分を定義する。そして、
同色成分の平均値ＹR 、ＹG 、ＹB 、ＹIRを次式で求め
る。(Judgment Algorithm) The R component which constitutes the pixel signal of A is A R , the G component is A G , the B component is A B , and the infrared component is A IR. Each component of R, G, B, and IR which constitutes a pixel signal is defined. And
The average values Y R , Y G , Y B and Y IR of the same color components are calculated by the following formula.
【００６９】 ＹR ＝１／４（ＡR ＋ＢR ＋ＣR ＋ＤR ） ＹG ＝１／４（ＡG ＋ＢG ＋ＣG ＋ＤG ） ＹB ＝１／４（ＡB ＋ＢB ＋ＣB ＋ＤB ） ＹIR＝１／４（ＡIR＋ＢIR＋ＣIR＋ＤIR） 目的のパターンの判定は、それぞれ上式で求めた平均値
Ｙと注目画素Ｘの差に従う。すなわち、 ΔＲ＝｜ＹR −ＸR ｜、ΔＧ＝｜ＹG −ＸG ｜、ΔＢ＝
｜ＹB −ＸB ｜、ΔＩＲ＝ＹIR−ＸIR としたとき、 ΔＲ＜Ｋ ΔＧ＜Ｋ （Ｋ、Ｌは定数） ΔＢ＜Ｋ ΔＩＲ＞Ｌ が成立すれば、パターン有りと判定する。Y R = 1/4 (A R + B R + C R + D R ) Y G = 1/4 (A G + B G + C G + D G ) Y B = 1/4 (A B + B B + C B + D B) ) Y IR = 1/4 (A IR + B IR + C IR + D IR ) The target pattern is determined according to the difference between the average value Y and the target pixel X obtained by the above equations. That is, ΔR = | Y R −X R |, ΔG = | Y G −X G |, ΔB =
When | Y B −X B | and ΔIR = Y IR −X IR , if ΔR <K ΔG <K (K and L are constants) ΔB <K ΔIR> L, then it is determined that there is a pattern.
【００７０】すなわち、注目画素がその周辺画素と比べ
て可視域では色味に差が小であり、赤外特性において定
数Ｌ以上の差を有すると判断出来る。That is, it can be determined that the pixel of interest has a smaller tint difference in the visible region than its peripheral pixels, and that it has a difference of a constant L or more in the infrared characteristics.
【００７１】図１９は上記判定アルゴリズムを実施した
ハードウェア例である。加算器１２１はそれぞれ４画素
分の各色成分を単純加算し、その上位８ｂｉｔ分を出力
し、それぞれＹR 、ＹG 、ＹB 、ＹIRを得る。減算器１
２２はそれぞれ注目画素信号の各成分との差を求め、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３成分はその絶対値を基準信号としての定
数Ｋと比較器１２３，１２４，１２５で比較する。一方
赤外成分は基準信号としての定数Ｌと比較器１２６によ
って比較する。上記、各比較器出力がアンドゲート１２
７に入力され、その出力端子において“１”の場合、パ
ターンを判定した事になる。FIG. 19 shows an example of hardware that implements the above determination algorithm. The adder 121 simply adds the respective color components of 4 pixels and outputs the upper 8 bits thereof to obtain Y R , Y G , Y B and Y IR , respectively. Subtractor 1
22 obtains the difference from each component of the pixel signal of interest,
The absolute values of the three components of R, G and B are compared with a constant K as a reference signal by comparators 123, 124 and 125. On the other hand, the infrared component is compared with a constant L as a reference signal by a comparator 126. The output of each comparator is AND gate 12
When it is input to the output terminal 7 and is “1” at the output terminal, it means that the pattern is determined.
【００７２】[0072]
【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、イ
メージセンサー上に直接多層膜からなるフィルターを形
成することが可能となり、イメージセンサーの機能・用
途の多様化に役立つものである。特に、その平坦化膜上
の薄い膜厚でフィルター特性が得られることにより、後
工程の膜割れ及び膜剥離を防止した良好な特性のイメー
ジセンサーを提供することができる。As described above, according to the present invention, it becomes possible to form a filter composed of a multilayer film directly on an image sensor, which is useful for diversifying the functions and applications of the image sensor. In particular, since a filter characteristic can be obtained with a thin film thickness on the flattening film, it is possible to provide an image sensor having excellent characteristics that prevents film cracking and film peeling in a subsequent step.
【００７３】また本発明によれば、イメージセンサー上
に直接誘電体多層膜からなるフィルターを形成すること
が可能となり、イメージセンサーの機能・用途の多様化
に役立つものである。特に、その平坦化膜状の応力を制
御することにより、後工程の膜割れ及び膜剥離を防止し
た良好な特性のイメージセンサーを提供することができ
る。Further, according to the present invention, it becomes possible to directly form a filter made of a dielectric multilayer film on the image sensor, which is useful for diversifying functions and applications of the image sensor. In particular, by controlling the stress in the flattening film shape, it is possible to provide an image sensor having good characteristics in which film cracking and film peeling in the subsequent steps are prevented.
【図１】イメージセンサーの模式的平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of an image sensor.
【図２】イメージセンサーの模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an image sensor.
【図３】イメージセンサーの製造フローの一部を示す模
式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of a manufacturing flow of the image sensor.
【図４】本発明の一実施態様例であるイメージセンサー
用フィルターの模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an image sensor filter that is an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の他の実施態様例であるイメージセンサ
ー用フィルターの模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view of an image sensor filter according to another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施例１の膜特性図である。FIG. 6 is a film characteristic diagram of Example 1 of the present invention.
【図７】本発明の実施例２の膜特性図である。FIG. 7 is a film characteristic diagram of Example 2 of the present invention.
【図８】本発明の実施例３の膜特性図である。FIG. 8 is a film characteristic diagram of Example 3 of the present invention.
【図９】本発明の実施例４の補正膜特性図である。FIG. 9 is a correction film characteristic diagram of the fourth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の実施例４の合成膜特性図である。FIG. 10 is a synthetic film characteristic diagram of Example 4 of the present invention.
【図１１】本発明の実施例４のパッケージの模式的断面
図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the package of Example 4 of the present invention.
【図１２】本発明による赤外カットフィルターの分光特
性図である。FIG. 12 is a spectral characteristic diagram of an infrared cut filter according to the present invention.
【図１３】本発明による赤外カットフィルターの分光特
性図である。FIG. 13 is a spectral characteristic diagram of an infrared cut filter according to the present invention.
【図１４】本発明によるイメージセンサーを有する画像
情報処理装置のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of an image information processing apparatus having an image sensor according to the present invention.
【図１５】赤外光吸収色素の分光特性を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a spectral characteristic of an infrared light absorbing dye.
【図１６】画像パターンを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an image pattern.
【図１７】図１４の装置の識別部の構成を示すブロック
図である。17 is a block diagram showing a configuration of an identification unit of the apparatus of FIG.
【図１８】画像パターンの識別法を説明する為の図であ
る。FIG. 18 is a diagram for explaining an image pattern identification method.
【図１９】判定アルゴリズムを実施するハードウェアの
構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of hardware that implements a determination algorithm.
１ イメージセンサー ２ Ｓｉ基板 ３ａ，３ｂ 平坦化膜 ４ フィルター ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ フィルター ６ａ〜６ｄ フォトダイオード ７ａ〜７ｄ ＣＣＤ ２１ 誘電体層 ２２ 金属層 ２３ 低屈折率層 ２４ 高屈折率層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image sensor 2 Si substrate 3a, 3b Flattening film 4 Filter 5a, 5b, 5c, 5d, 5e Filter 6a-6d Photodiode 7a-7d CCD 21 Dielectric layer 22 Metal layer 23 Low refractive index layer 24 High refractive index layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深澤 求 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fukasawa Juku, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (10)
た光学フィルターであって、該フィルターが複数の薄層
を交互に積層したものであることを特徴とするイメージ
センサー用フィルター。1. An optical filter provided on a light-receiving surface of an image sensor, wherein the filter is formed by alternately laminating a plurality of thin layers.
請求項１記載のイメージセンサー用フィルター。2. The image sensor filter according to claim 1, wherein the thin layer includes a dielectric layer and a metal layer.
＜−０．２ＧＰａの範囲にある請求項１記載のイメージ
センサー用フィルター。3. The stress σ of the thin layer is −5 GPa ≦ σ
The image sensor filter according to claim 1, having a range of <-0.2 GPa.
号に変換する複数の光電変換要素を含む複数のセンサー
アレイと、非可視光領域の光信号を色分解して電気信号
に変換する複数の光電変換要素を含む複数のセンサーア
レイと、が並設されているイメージセンサーに用いられ
るイメージセンサー用フィルターにおいて、 可視光領域の光信号と非可視光領域の光信号とを分離す
るためにセンサーアレイの要素として形成され、誘電体
層と金属層とを含む複数層から構成されることを特徴と
するイメージセンサー用フィルター。4. A plurality of sensor arrays including a plurality of photoelectric conversion elements that color-separate an optical signal in the visible light region and convert it into an electric signal; and a plurality of sensor arrays that color-separate an optical signal in the invisible light region and convert into an electric signal. In order to separate the optical signal in the visible light region from the optical signal in the invisible light region in an image sensor filter used in an image sensor in which a plurality of sensor arrays including a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in parallel. An image sensor filter, comprising a plurality of layers including a dielectric layer and a metal layer, the filter being formed as an element of a sensor array.
金属層との交互層からなる請求項４記載のイメージセン
サー用フィルター。5. The image sensor filter according to claim 4, wherein the filter comprises alternating layers of a high refractive index dielectric layer and a metal layer.
る銀合金からなる請求項４記載のイメージセンサー用フ
ィルター。6. The image sensor filter according to claim 4, wherein the metal layer is made of silver or a silver alloy containing silver as a main component.
ウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化ハフニ
ウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、
窒化シリコン、硫化亜鉛またはこれらの混合物からなる
請求項５記載のイメージセンサー用フィルター。7. The high refractive index dielectric layer comprises aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, tantalum oxide, niobium oxide,
The image sensor filter according to claim 5, which is made of silicon nitride, zinc sulfide, or a mixture thereof.
ンサーの光電変換部上の平坦化処理平面上に、高屈折率
層と低屈折率層との誘電体多層交互膜で構成されたフィ
ルターにおいて、 前記フィルターは圧縮応力を有し、前記高屈折率層また
は前記低屈折率層の単膜の応力σは、 −５ＧＰａ≦σ＜−０．２ＧＰａ の範囲にあることを特徴とするイメージセンサー用フィ
ルター。8. A filter comprising a dielectric multilayer alternating film of a high refractive index layer and a low refractive index layer on a flattening plane on a photoelectric conversion part of an image sensor for converting an optical signal into an electric signal. For the image sensor, the filter has a compressive stress, and the stress σ of the single film of the high refractive index layer or the low refractive index layer is in the range of −5 GPa ≦ σ <−0.2 GPa. filter.
フィルターを有するとともに可視光の色分解フィルター
を更に有するイメージセンサー。9. An image sensor comprising the filter according to claim 1 and further comprising a visible light color separation filter.
のフィルターを有するとともに可視光の色分解フィルタ
ーを有するイメージセンサーと、 可視光領域の光信号に基づいて画像を形成する画像形成
手段と、 非可視光領域の光信号に応答して該画像形成手段の動作
を制御する制御手段と、 を備えた画像情報処理装置。10. An image sensor having the filter according to claim 1 and a color separation filter for visible light, and image forming means for forming an image based on an optical signal in the visible light region. An image information processing apparatus comprising: a control unit configured to control an operation of the image forming unit in response to an optical signal in a non-visible light region.
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