JP4299643B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、固体撮像装置およびその製造方法に関し、より詳しくはカラーフィルタが光電変換部(受光部)上に形成された固体撮像装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid-state imaging device in which a color filter is formed on a photoelectric conversion unit (light receiving unit) and a manufacturing method thereof.
従来、CCD固体撮像装置として、図2に単一セルの断面図を示すようなものがある。このCCD固体撮像装置における下地デバイスは、電極3や遮光膜5が形成されているために数μmの周期的な段差を有する。また、上記下地デバイスの最表面はSi3N4等の保護膜6で覆われている。そのために、上記下地デバイスの形成以降に行われる所謂オンチップ工程においては、カラーフィルタ8,9,10の形成に先行して透明平坦化材料をスピンコートして平坦化層7を形成することによって上記下地デバイスの段差を軽減した後、カラーフィルタ8,9,10の形成を行う必要がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a CCD solid-state imaging device as shown in FIG. The base device in this CCD solid-state imaging device has a periodic step of several μm because the
しかしながら、画素の高集積化が進むにつれて、X,Y方向の縮小はもとよりZ方向の縮小が重要且つ必要になってきている。尚、図2中において、1は基板、2は受光部(光電変換部)、4は層間絶縁膜、11は保護層、12はマイクロレンズである。 However, as the integration of pixels increases, reduction in the Z direction as well as reduction in the X and Y directions has become important and necessary. In FIG. 2, 1 is a substrate, 2 is a light receiving portion (photoelectric conversion portion), 4 is an interlayer insulating film, 11 is a protective layer, and 12 is a microlens.
図3に、図2に示す単位セルにおける光学系の概念図を示す。図3において、受光部2からマイクロレンズ12までのZ方向の距離Lが長い場合は、斜め入射光15が電極3等でなる凸部13によって遮蔽されることになり、入射光を有効に利用できなくなる。尚、14は垂直入射光である。
FIG. 3 shows a conceptual diagram of an optical system in the unit cell shown in FIG. In FIG. 3, when the distance L in the Z direction from the
ところで、固体撮像素子が用いられた撮像装置(カメラ等)は、高集積化の進展と共に光学系がコンパクトになり、それに伴って射出瞳位置が極端に短いレンズの採用が活発になってきている。この射出瞳位置が極端に短いレンズの特徴は、図4に示すように、短瞳位置レンズ18の場合は通常レンズに比較して固体撮像素子16の表面への光の入射角度が大きくなるため、固体撮像素子16の撮像領域17に入射する全光束に対する斜め入射光20の割合が高くなることにある。その結果、撮像領域17の中心部と周辺部とで入射光量が不均一となりシェージング現象が発生する。このシェージング現象の発生の主な原因は、斜め入射光20の入射角度が撮像領域17の中心部より周辺部の方が大きいために、固体撮像素子16の転送部領域でなる凸部(遮光膜等を含む)によって光束の蹴られが生じやすいことにある。そして、このシェージング現象は、上述したごとく固体撮像素子16の受光部からマイクロレンズまでのZ方向の距離が大きい程顕著に現れる。尚、19は垂直入射光である。
By the way, imaging devices (cameras, etc.) using a solid-state imaging element have become compact in optical system with the progress of high integration, and accordingly, the adoption of lenses with extremely short exit pupil positions has become active. . As shown in FIG. 4, the feature of the lens having an extremely short exit pupil position is that the incident angle of light on the surface of the solid-
一方においては、画面の色調における高画質化の要求があり、それに伴ってカラーフィルタの透過色分光特性に対しても更なる高品質化を図る必要がある。そして、そのためには、色相の質の向上を図る必要があり、カラーフィルタの膜厚を厚くすることで対応可能である。ところが、カラーフィルタの膜厚を厚くすることは、上述したZ方向の縮小要求とは相反する。 On the other hand, there is a demand for higher image quality in the color tone of the screen, and accordingly, it is necessary to further improve the quality of the transmitted color spectral characteristics of the color filter. For that purpose, it is necessary to improve the quality of the hue, and this can be dealt with by increasing the thickness of the color filter. However, increasing the thickness of the color filter is contrary to the Z-direction reduction requirement described above.
また、上述したような高集積化によって固体撮像装置を形成する際に、図2において、カラーフィルタ8,9,10やマイクロレンズ12の形成工程における上記下地デバイスヘのレジストレーション(アライメント精度)が、従来に比して強く要求されようになってきている。ここで、ウェハアライメントにおいては、下地デバイスに形成されたアライメント用マークからのレーザ光の反射・回折光を平坦化層7を介して検出することによって、上記下地デバイスと上層との位置合わせを行っている。ところが、厚さ数μmの平坦化層7を介してのアライメント用マークの結像位置検出には、光学的に大きなズレを生じやすい。
In addition, when forming a solid-state imaging device by high integration as described above, in FIG. 2, the registration (alignment accuracy) to the base device in the process of forming the
このようなズレは、上記平坦化層7上にカラーフィルタ8,9,10を形成する場合に当て嵌めると、以下のごとく敏感に画質に悪影響を及ぼす。即ち、図5に示すように、画素21とカラーフィルタ8,9,10とのズレ量Dが同じであっても平坦化層7の厚みHが大きい程、隣接画素21'へのクロストーク光(混色光)22の正常光23対する割合が大きくなるのである。
When such a shift is applied when the
以上、幾つかの問題点について述べてきたが、これらの問題は固体撮像素子の高集積化の進展に伴って問題として浮上したものである。そして、これらの問題は、上記下地デバイス上に厚い平坦化層7を形成した後に(つまり、Z方向の間隔を大きくして)カラーフィルタ8,9,10を形成することに起因している。
Although some problems have been described above, these problems have emerged as problems with the progress of higher integration of solid-state imaging devices. These problems are caused by forming the
上述したような問題点を解消する方法として、例えば、特許文献1に開示された固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造方法が知られている。以下、この固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造方法について、図6に従って説明する。 As a method for solving the above-described problems, for example, a method for manufacturing an optical color filter for a solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 is known. Hereinafter, the manufacturing method of this optical color filter for solid-state image sensors will be described with reference to FIG.
先ず、図6(a)に示すように、基板25上における受光部(光電変換部)26間に電極や遮光膜等でなる段部27が形成されて、固体撮像デバイスが得られる。そして、この固体撮像デバイスに対してレジスト層28が塗布されて、各段部27間の段差部が埋め込まれる。次に、図6(b)に示すように、上記レジスト層28における同じ色用の各受光部26を中心とする複数の所定領域を開口し、この開口部も含めて全面に該等色の染料を含んだ高分子樹脂の層(以下、染色層と言う)29を形成して、上記所定領域に染色層29を埋め込む。次に、図6(c)に示すように、染色層29をエッチバックして、上記開口部のみに染色層29を残す。その後、図6(d)に示すように、剥離液によってレジスト層28を除去する。
First, as shown in FIG. 6A, a
以下、図6(a)乃至図6(d)に示す一連の工程を全色の受光部26に関して繰り返し行って、複数の染色層29a〜29dを全受光部26上に埋め込み、各染色層29a〜29dをカラーフィルタとする。その後に平坦化層30を形成する。
Hereinafter, a series of steps shown in FIGS. 6A to 6D are repeatedly performed for the
しかしながら、上記特許文献1に開示された固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造方法には、以下のような問題がある。すなわち、図6(b)に示す工程において、レジスト層28をパターニングした後に、染色層(高分子樹脂層)29を埋め込んでいる。したがって、レジスト層28をパターニングした際に生ずるレジスト段差31が元々在る段差部32に追加されることになり、より大きな段差に対して染色層29が埋め込まれることになる。そのため、染色層29の塗布膜厚が不均一(ストリエーション)になり、極端な場合には「レジスト段差31+段差部32」でなる段差を完全に埋め込むことができない場合がある。
However, the method for manufacturing an optical color filter for a solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 has the following problems. That is, in the step shown in FIG. 6B, the dye layer (polymer resin layer) 29 is embedded after the
また、上記レジスト層28のパターニングは、段部27上部の遮光膜(図示せず)上で行われる。ところが、その場合には、上記遮光膜からのハレーションを受けやすく、レジスト層28のエッジ形状は順テーパとなる。そのため、染色層29となる高分子樹脂を埋め込むと、埋め込まれた染色層29は、下地パターン(レジスト層28のエッジパターン)を反映して逆テーパになってしまう。その結果、隣接するカラーフィルタのエッジ部分にボイドが発生する。つまり、図3に示すカラーフィルタ8,9,10のように隣接したカラ−フィルタ29同士を接触させて連続して形成できないのである。そのために、画質が劣化してしまうという問題もある。
The patterning of the
さらに、各色毎に染色層29である高分子樹脂の不要部分をエッチバック(一般にバラツキやすい)によって除去するために、各染色層(フィルタ)29の表面が平坦にならないという問題もある。
Further, since unnecessary portions of the polymer resin, which is the
以上のごとく、上記特許文献1に開示された固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造方法においては、隣接したカラ−フィルタ29同士を接触させて連続して形成できず、然も各カラ−フィルタ29の表面が平坦にならないために、平坦化層30を形成する必要がある。結果として、各段部27間の段差部に直接カラーフィルタ29a〜29dを埋め込んで形成しているにも拘わらず、受光部26からマイクロレンズ(図示せず)までの垂直方向の距離は縮小されず、上記シェージング現象や下地アライメントマークの検出誤差の改善はあまり期待できないのである。
そこで、この発明の課題は、垂直方向に飛躍的に縮小された高精度で高画質な固体撮像装置、および、その製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-accuracy and high-quality solid-state imaging device that is drastically reduced in the vertical direction, and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために、この発明の固体撮像装置は、
基板上に形成された転送部領域でなる凸部領域と上記基板における上記凸部領域に隣接した受光部領域でなる凹部領域で構成された単位セルと、上記単位セル上に形成されたカラーフィルタおよびマイクロレンズを有する固体撮像装置において、
上記凸部領域および凹部領域は、その表面に保護膜を有しており、
上記カラーフィルタは、上記凹部領域に直接埋め込まれると共に、当該凹部領域の両側に位置する凸部の中央部まで延在しており、
隣接する上記カラーフィルタはエッジ部が互いに重なって連続性を確保しており、
上記重なり連続性を有する複数のカラーフィルタの表面は略平坦であり、
上記重なっているエッジ部のうちの一方のエッジ部は順テーパ形状を有する一方、他方のエッジ部は上記一方のエッジ部に乗り上げており、
上記凸部領域は、順次積層された層間絶縁膜,遮光膜および上記保護膜によって電極を覆って構成されており、
上記凸部領域において、上記保護膜は、上記遮光膜の上面に接し且つ上記カラーフィルタの下面に接していることを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, a solid-state imaging device of the present invention
A unit cell composed of a convex region composed of a transfer region formed on a substrate, a concave region composed of a light receiving region adjacent to the convex region on the substrate, and a color filter formed on the unit cell And a solid-state imaging device having a microlens,
The convex region and the concave region have a protective film on their surfaces,
The color filter is directly embedded in the recessed area Rutotomoni extends to the center portion of the projecting portion positioned on opposite sides of the recess area,
Adjacent the color filter is to ensure continuity edge portion overlap one another,
The surfaces of the plurality of color filters having overlapping continuity are substantially flat,
One edge portion of the overlapping edge portions has a forward tapered shape, while the other edge portion rides on the one edge portion,
The convex regions sequentially stacked layers insulating film is configured to cover the electrode with the light shielding film and the protective film,
In the convex region, the protective film is in contact with the upper surface of the light shielding film and in contact with the lower surface of the color filter.
上記構成によれば、カラーフィルタは、基板上に形成された転送部領域でなる各凸部領域間に在る凹部領域に直接埋め込まれて形成されると共に、隣接したカラーフィルタはエッジ部が互いに重なって連続性を確保して形成されている。したがって、斜め入射光の遮蔽が低減されて上記シェージング現象が改善されると共に、画質の劣化が防止される。 According to the above configuration, the color filter is formed by being directly embedded in the recessed area between the protruding areas formed by the transfer area formed on the substrate, and the edge portions of the adjacent color filters are mutually connected. Overlapping to ensure continuity . Therefore, shielding of oblique incident light is reduced, the above-mentioned shading phenomenon is improved, and image quality deterioration is prevented.
さらに、上記凸部領域は、電極を、順次積層された層間絶縁膜,遮光膜および保護膜で覆って構成されており、上記凸部領域における保護膜は上記遮光膜の上面に接し且つ上記カラーフィルタの下面に接している。したがって、上記カラーフィルタと保護膜との間および保護膜と遮光膜との間には何も無く、上記カラーフィルタは、平坦化層等を介さずにより基板に近い位置に形成されている。したがって、上記カラーフィルタを形成する際における下地アライメントマークの検出誤差が小さく、上記カラーフィルタのズレ量は少ない。さらに、必然的に、マイクロレンズも上記基板に近い位置に形成されている。したがって、上記マイクロレンズを形成する際における下地アライメントマーク検出誤差が小さく、マイクロレンズのズレ量は少ない。以上の結果、さらに高品位な画質が得られる。 Furthermore, the convex region is an electrode are sequentially laminated layers insulating film is configured to cover a light-shielding film and the protective film, the protective film in the convex regions is and contact with the upper surface of the light shielding film above It is in contact with the lower surface of the color filter. Therefore, there is nothing between the color filter and the protective film and between the protective film and the light-shielding film, and the color filter is formed at a position closer to the substrate without using a planarizing layer or the like. Therefore, the detection error of the base alignment mark when forming the color filter is small, and the amount of deviation of the color filter is small. Furthermore, inevitably, the microlens is also formed at a position close to the substrate. Therefore, the base alignment mark detection error when forming the microlens is small, and the amount of misalignment of the microlens is small. As a result, a higher quality image can be obtained.
また、1実施例の固体撮像装置では、上記カラーフィルタには界面活性剤が添加されている。 In the solid-state imaging device of one embodiment, a surfactant is added to the color filter.
この実施例によれば、カラーフィルタには界面活性剤が添加されている。したがって、上記カラーフィルタの塗布性を向上させることができ、上記凹部領域に対して均一に塗布することができる。 According to this embodiment, a surfactant is added to the color filter. Therefore, the applicability of the color filter can be improved, and the color filter can be uniformly applied to the recessed area.
また、この発明の固体撮像装置の製造方法は、
この発明の固体撮像装置の製造方法であって、
上記カラーフィルタを、
上記単位セルの列上に10CP以下の粘度を有するカラーフィルタ材料を2000rpm以下の回転速度で塗布した後に所定の凹部領域を含み当該凹部領域の両側に位置する凸部の中央部まで延在するパターンに成形して、当該凹部領域内に上記カラーフィルタ材料を直接埋め込む工程を、カラーフィルタの色の数だけ繰り返し行って、隣接するカラーフィルタ同士は互いに接触するように形成することを特徴としている。
In addition, the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention includes
A method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, comprising:
The above color filter
Extends to the central portion of the convex portion located on both sides of the unrealized the recessed area a predetermined recessed area after applying a color filter material having a viscosity of less than 10CP on columns of the unit cells at 2000rpm following rotational speed The step of forming a pattern and directly embedding the color filter material in the concave region is repeated for the number of colors of the color filter, and adjacent color filters are formed so as to contact each other. .
上記構成によれば、カラーフィルタは、基板上に形成された転送部領域でなる各凸部領域間に在る凹部領域に、カラーフィルタ材料を直接埋め込んで形成される。したがって、より低い段差に対して上記カラーフィルタが形成されることになり、上記カラーフィルタの厚さのストリエーションが防止されて表面が略平坦に形成される。そのため、平坦化層を形成する必要がなく、垂直方向の寸法が縮小される。さらに、カラーフィルタのエッジ形状は順テーパとなるために、隣接するカラーフィルタのエッジ部分にボイドが発生することはない。したがって、隣接したカラーフィルタ同士は互いに接触し、連続して形成される。その結果、画質の劣化が防止される。 According to the above configuration, the color filter is formed by directly embedding the color filter material in the recessed regions existing between the projecting region formed by the transfer region formed on the substrate. Therefore, the color filter is formed with respect to a lower step, and the thickness of the color filter is prevented from being striae and the surface is formed to be substantially flat. Therefore, it is not necessary to form a planarizing layer, and the vertical dimension is reduced. Furthermore, since the edge shape of the color filter is a forward taper, no void is generated at the edge portion of the adjacent color filter. Therefore, adjacent color filters are in contact with each other and are formed continuously. As a result, deterioration of image quality is prevented.
その際に、上記カラーフィルタ材料の粘度を10CP以下の低粘度に調整し、2000rpm以下の低回転速度で塗布するようにしている。したがって、上記カラーフィルタ材料は上記凹部領域に均一に埋め込まれ、上記カラーフィルタの厚さのストリエーションが防止されて表面が略平坦に形成される。 At that time, the viscosity of the color filter material is adjusted to a low viscosity of 10 CP or less and applied at a low rotation speed of 2000 rpm or less. Therefore, the color filter material is uniformly embedded in the recessed area, and the color filter thickness is prevented from being striae and the surface is formed to be substantially flat.
さらに、上記凸部領域においては、上記保護膜を上記遮光膜の上面に接し且つ上記カラーフィルタの下面に接するように形成しているので、平坦化層等を介さずにより基板に近い位置にカラーフィルタが形成される。したがって、上記カラーフィルタを形成する際における下地アライメントマークの検出誤差が小さく、上記カラーフィルタのズレが少なくなる。さらに、必然的に、マイクロレンズも基板に近い位置に形成されることになる。したがって、マイクロレンズを形成する際における上記下地アライメントマーク検出誤差が低減され、マイクロレンズのズレが小さくなる。こうして、さらに高品位な画質が得られる。 Further, in the convex region, the protective film is formed so as to be in contact with the upper surface of the light-shielding film and in contact with the lower surface of the color filter. A filter is formed. Therefore, the detection error of the base alignment mark when forming the color filter is small, and the displacement of the color filter is reduced. Furthermore, inevitably, the microlens is also formed at a position close to the substrate. Therefore, the ground alignment mark detection error in forming the microlens is reduced, and the displacement of the microlens is reduced. In this way, a higher quality image can be obtained.
また、1実施例の固体撮像装置の製造方法では、上記カラーフィルタ材料として、感光性樹脂からなる被染色性高分子材料を用いる。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device of one embodiment, a dyeable polymer material made of a photosensitive resin is used as the color filter material.
この実施例によれば、感光性樹脂からなる被染色性高分子材料を用いたカラーフィルタが上記凹部領域に平坦化層を介さずに、且つ、隣接したカラーフィルタと接触して形成される。こうして、画質の劣化が防止される。 According to this embodiment, a color filter using a dyeable polymer material made of a photosensitive resin is formed in contact with an adjacent color filter in the recessed area without a planarizing layer. In this way, deterioration of image quality is prevented.
また、1実施例の固体撮像装置の製造方法では、上記カラーフィルタ材料として、カラーレジストを用いる。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device of one embodiment, a color resist is used as the color filter material.
この実施例によれば、カラーレジストを用いたカラーフィルタが上記凹部領域に平坦化層を介さずに、且つ、隣接したカラーフィルタと接触して形成される。こうして、画質の劣化が防止される。 According to this embodiment, a color filter using a color resist is formed in contact with an adjacent color filter without a planarizing layer in the concave region. In this way, deterioration of image quality is prevented.
以上より明らかなように、この発明の固体撮像装置は、カラーフィルタを上記凹部領域に直接埋め込み、隣接したカラーフィルタをエッジ部が互いに重なって連続性を確保できるように形成したので、斜め入射光の遮蔽を低減して上記シェージング現象を改善できると共に、画質の劣化を防止できる。さらに、凸部領域を順次積層された層間絶縁膜,遮光膜および保護膜で電極を覆って構成し、上記凸部領域における保護膜を上記遮光膜の上面に接し且つ上記カラーフィルタの下面に接して形成したので、上記カラーフィルタと保護膜との間および上記保護膜と遮光膜との間には何も無く、上記カラーフィルタは、平坦化層等を介さずにより基板に近い位置に形成されている。したがって、上記カラーフィルタを形成する際における下地アライメントマークの検出誤差が小さく、上記カラーフィルタのズレ量は少ない。さらに、必然的に、マイクロレンズも上記基板に近い位置に形成されている。したがって、上記マイクロレンズを形成する際における下地アライメントマーク検出誤差が小さく、マイクロレンズのズレ量は少ない。したがって、さらに高品位な画質を得ることができる。 As is clear from the above, the solid-state imaging device according to the present invention directly embeds the color filter in the recessed area and forms adjacent color filters so that the edge portions overlap each other to ensure continuity. Thus, the shading phenomenon can be improved and the deterioration of the image quality can be prevented. Furthermore, convex regions sequentially laminated layers insulating film, covering the electrode serves as a light-shielding film and the protective film, the protective film in the convex regions on the bottom surface of and the color filter in contact with the upper surface of the light shielding film Since they are formed in contact with each other, there is nothing between the color filter and the protective film and between the protective film and the light shielding film, and the color filter is formed at a position closer to the substrate without using a planarizing layer or the like. Has been. Therefore, the detection error of the base alignment mark when forming the color filter is small, and the amount of deviation of the color filter is small. Furthermore, inevitably, the microlens is also formed at a position close to the substrate. Therefore, the base alignment mark detection error when forming the microlens is small, and the amount of misalignment of the microlens is small. Therefore, higher quality image quality can be obtained.
すなわち、この発明によれば、デバイスの性能を落とすことなく垂直方向の寸法を縮小できる。その結果、上記シェーディング不良の改善、カラーフィルタやマイクロレンズの実質的なアライメント精度の向上、クロストークによる画質劣化の抑制が可能となり、高精度,高精細な固体撮像装置を得ることができるのである。 That is, according to the present invention, the vertical dimension can be reduced without degrading the performance of the device. As a result, it is possible to improve the shading failure, improve the alignment accuracy of color filters and microlenses, and suppress deterioration in image quality due to crosstalk, so that a high-precision and high-definition solid-state imaging device can be obtained. .
また、この発明の固体撮像装置の製造方法は、カラーフィルタを、上記凹部領域にカラーフィルタ材料を直接埋め込んで形成するので、より低い段差に対してカラーフィルタを形成することができる。したがって、カラーフィルタの厚さのストリエーションを防止して表面を略平坦に形成でき、平坦化層の形成を省略して垂直方向の寸法を縮小できる。その結果、斜め入射光の遮蔽を低減して上記シェージング現象を改善できる。さらに、カラーフィルタのエッジ形状を順テーパにできるので、隣接したカラーフィルタ同士を接触させて連続して形成することができる。したがって、画質の劣化を防止できる。 Further, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the color filter is formed by directly embedding the color filter material in the recessed region, so that the color filter can be formed for a lower step. Therefore, striation of the thickness of the color filter can be prevented to form the surface substantially flat, and the vertical dimension can be reduced by omitting the formation of the flattening layer. As a result, the shading phenomenon can be improved by reducing the shielding of oblique incident light. Furthermore, since the edge shape of the color filter can be a forward taper, adjacent color filters can be continuously formed by contacting each other. Therefore, deterioration of image quality can be prevented.
その際に、上記カラーフィルタ材料の粘度を10CP以下の低粘度に調整し、2000rpm以下の低回転速度で塗布するようにしている。したがって、上記カラーフィルタ材料を上記凹部領域に均一に埋め込むことができ、上記カラーフィルタの厚さのストリエーションを防止して表面を略平坦に形成することができる。 At that time, the viscosity of the color filter material is adjusted to a low viscosity of 10 CP or less and applied at a low rotation speed of 2000 rpm or less. Therefore, the color filter material can be uniformly embedded in the recessed area, and the surface of the color filter can be formed substantially flat by preventing the thickness of the color filter from striation.
さらに、上記凸部領域においては、上記保護膜を上記遮光膜の上面に接し且つ上記カラーフィルタの下面に接するように形成するので、平坦化層等を介さずにより基板に近い位置にカラーフィルタを形成することができる。したがって、上記カラーフィルタ形成時における下地アライメントマークの検出誤差を小さくでき、上記カラーフィルタのズレを少なくできる。さらに、必然的に、マイクロレンズも基板に近い位置に形成されることになるので、上記マイクロレンズを形成する際における上記下地アライメントマークの検出誤差を低減でき、マイクロレンズのズレを小さくできる。したがって、更なる画質の高品質化を図ることができる。 Further, in the convex region, the protective film is formed so as to be in contact with the upper surface of the light-shielding film and in contact with the lower surface of the color filter, so that the color filter is disposed at a position close to the substrate without using a planarizing layer or the like. Can be formed. Accordingly, it is possible to reduce the detection error of the base alignment mark when forming the color filter, and to reduce the deviation of the color filter. Furthermore, since the microlens is inevitably formed at a position close to the substrate, the detection error of the base alignment mark when forming the microlens can be reduced, and the displacement of the microlens can be reduced. Accordingly, it is possible to further improve the image quality.
すなわち、この発明によれば、デバイスの性能を落とすことなく垂直方向の寸法を縮小できる。その結果、上記シェーディング不良の改善、カラーフィルタやマイクロレンズの実質的なアライメント精度の向上、クロストークによる画質劣化の抑制が可能となり、高精度,高精細な固体撮像装置を得ることができるのである。 That is, according to the present invention, the vertical dimension can be reduced without degrading the performance of the device. As a result, it is possible to improve the shading failure, improve the alignment accuracy of color filters and microlenses, and suppress deterioration in image quality due to crosstalk, so that a high-precision and high-definition solid-state imaging device can be obtained. .
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態における固体撮像装置の製造方法を示す図である。図1(a)に示すように、下地デバイスの単位画素セルは、基板41上に形成された受光部(光電変換部)42と、各受光部42の間に形成された電極43,層間絶縁膜44,遮光膜45および保護膜46からなる電荷転送部としての凸部領域47とのコンビネーションによって構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1A, a unit pixel cell of a base device includes a light receiving portion (photoelectric conversion portion) 42 formed on a
先ず、図1(b)に示すように、各凸部領域47間の各凹部領域48(受光部42の領域)を含む全面に、カラーフィルタ材料49をスピンコート等によって直接塗布する。こうすることによって、上述した特開平3−98002号公報の場合のごとくパターニングされたレジスト層を介して高段差のある状態でカラーフィルタ材料を埋め込む場合に比べて、上記ストリエーションを改善することができる。
First, as shown in FIG. 1B, a
この場合、上記カラーフィルタ材料49は、被染色基質であっても着色したカラーレジストであっても良い。尚、密着性や塗布性に問題がある場合は、密着性増強剤(例えば、ヘキサメチルジシラザン)を上記下地デバイスの表面に気相塗布することや、界面活性剤をカラーフィルタ材料49中に添加することで対応可能である。但し、受光部42の凹部領域48にカラーフィルタ材料49を均一に埋め込むためには、塗布するカラーフィルタ材料49の粘度を最適化した方が良い。すなわち、例えば、10CP以下の低粘度に調整し、且つ、2000rpm以下の比較的低速回転でのスピンでカラーフィルタ材料49を塗布することによって、上記ストリエーションの発生を防ぐことができるのである。
In this case, the
次いで、均一に塗布されたカラーフィルタ材料49に対して、所定領域にカラーフィルタ材料49を残存させるためにパターン転写露光した後、以下のような現像処理を行う。すなわち、カラーフィルタ材料49が被染色基質である場合には、染色処理並びにタンニン酸・吐酒石による定着処理を行う。また、カラーレジストである場合には、上記定着処理の変わりに熱処理による硬化処理を行うのである。こうして、図1(c)に示すように、特定色に関する受光部42を中心とする上記所定領域のみに、上記特定色のカラーフィルタ50が形成される。
Next, the uniformly applied
その場合、残存したカラーフィルタ50のエッジは順テーパ形状に形成されているために、引き続いて隣接して形成される他色のカラーフィルタとの連続性を確保することができるのである。また、カラーフィルタ材料49を塗布した後におけるフォトリソグラフィにおいて、下地に形成されたアライメント用ターゲットマークを基板41からの距離が近いカラーフィルタ材料49の面から直接検出することが可能である。したがって、上述した特開平3−98002号公報の場合のごとく厚い平坦化膜を介して基板41から遠い位置から検出する場合に比して、検出誤差は極めて少なく、図1(c)に示すように仕上がりパターン形状は対称性が良い。
In that case, since the edge of the remaining
その後、上述と同様のカラーフィルタ形成工程を所定の色数分だけ繰り返すことによって、図1(d)に示すように、全色のカラーフィルタ50,51,52が形成される。その状態で、図1(a)において下地デバイスに存在していた数μmの段差はおおよそ1/10以下に抑制されて、略平坦化されている。それと共に、互いに隣接して形成された各カラーフィルタ50,51,52は連続して形成されており、画質の向上を図ることが可能となる。
Thereafter, the same color filter forming process as described above is repeated for a predetermined number of colors, so that all
また、上記凹部領域48に埋め込まれたカラーフィルタ50,51,52の実質的な膜厚は通常の2倍以上になるため、カラーフィルタ50,51,52の色濃度を高める際の自由度が飛躍的に向上し、画質の改善を図ることが可能となる。また、従来と同じ色濃度であれば、カラーレジスト材料の保存安定性や特性(レジスト感度)の向上を目的とした色素添加量(分散量ないし溶解量)の削減という点においても自由度が大幅に向上する。すなわち、本実施の形態によれば、Z方向への縮小を図りつつ、色相の向上やカラーレジストの特性改善が可能になるのである。
In addition, since the substantial film thickness of the
次に、上記カラーフィルタ50,51,52形成後に、微少段差の平坦化とカラーフィルタ50,51,52を保護するために、アクリル等の透明材料によってオーバーコート層を形成する。次いで、詳述しないが、従来の固体撮像装置の製造の場合と同様に、マイクロレンズ形成工程に移行する。尚、このマイクロレンズ形成工程においても、従来の固体撮像装置の製造方法の場合にカラーフィルタ上に形成していた平坦化層等の透明層が削除されているために、マイクロレンズ形成時の下地アライメントマーク検出の誤差を低減できるのである。したがって、更なる画質の向上を図ることが可能となる。
Next, after the
以上のごとく、本実施の形態においては、下地デバイス全面にカラーフィルタ材料49を直接塗布して、凹部領域48(受光部42の領域)を埋め込むようにしている。したがって、パターニングされたレジスト層を介して高い位置からカラーフィルタ材料を埋め込む場合に比べて上記ストリエーションを改善することができる。また、次いで、カラーフィルタ材料49に対してパターン転写露光した後現像処理をおこなってカラーフィルタ50を形成する。したがって、カラーフィルタ50のエッジは順テーパ形状に形成され、隣接して形成される他色のカラーフィルタ51,52との連続性を確保することができる。また、上記パターン転写露光時に、下地アライメントマークを基板41からの距離が近いカラーフィルタ材料49の面から直接検出することができる。したがって、検出誤差を小さくして画質の劣化を少なくできる。
As described above, in the present embodiment, the
また、埋め込まれたカラーフィルタ50,51,52の実質的な膜厚を通常の2倍以上にして、カラーフィルタ50,51,52の色濃度を高める自由度や、従来と同じ色濃度であれば、カラーレジスト材料の色素添加量を削減して特性の向上を図る自由度を、Z方向への縮小を図りつつ向上させることができるのである。
In addition, the substantial thickness of the embedded
また、マイクロレンズを形成する場合も、従来の平坦化層等の透明層は形成しないので下地アライメントマーク検出の誤差を低減できる。したがって、更なる画質の向上を図ることが可能となるのである。 Also, when forming a microlens, a conventional transparent layer such as a flattening layer is not formed, so that errors in detecting a base alignment mark can be reduced. Therefore, it is possible to further improve the image quality.
41…基板、
42…受光部(光電変換部)、
43…電極、
44…層間絶縁膜、
45…遮光膜、
46…保護膜
47…凸部領域、
48…凹部領域、
49…カラーフィルタ材料、
50,51,52…カラーフィルタ。
41 ... substrate,
42. Light receiving part (photoelectric conversion part),
43 ... electrodes,
44 ... interlayer insulating film,
45 ... light shielding film,
46 ...
48 ... recessed area,
49 ... Color filter material,
50, 51, 52 ... Color filters.
Claims (5)
上記凸部領域および凹部領域は、その表面に保護膜を有しており、
上記カラーフィルタは、上記凹部領域に直接埋め込まれると共に、当該凹部領域の両側に位置する凸部の中央部まで延在しており、
隣接する上記カラーフィルタはエッジ部が互いに重なって連続性を確保しており、
上記重なり連続性を有する複数のカラーフィルタの表面は略平坦であり、
上記重なっているエッジ部のうちの一方のエッジ部は順テーパ形状を有する一方、他方のエッジ部は上記一方のエッジ部に乗り上げており、
上記凸部領域は、順次積層された層間絶縁膜,遮光膜および上記保護膜によって電極を覆って構成されており、
上記凸部領域において、上記保護膜は、上記遮光膜の上面に接し且つ上記カラーフィルタの下面に接している
ことを特徴とする固体撮像装置。 A unit cell composed of a convex region composed of a transfer region formed on a substrate, a concave region composed of a light receiving region adjacent to the convex region on the substrate, and a color filter formed on the unit cell And a solid-state imaging device having a microlens,
The convex region and the concave region have a protective film on their surfaces,
The color filter is directly embedded in the recessed area Rutotomoni extends to the center portion of the projecting portion positioned on opposite sides of the recess area,
Adjacent the color filter is to ensure continuity edge portion overlap one another,
The surfaces of the plurality of color filters having overlapping continuity are substantially flat,
One edge portion of the overlapping edge portions has a forward tapered shape, while the other edge portion rides on the one edge portion,
The convex regions sequentially stacked layers insulating film is configured to cover the electrode with the light shielding film and the protective film,
In the convex region, the protective film is in contact with an upper surface of the light shielding film and is in contact with a lower surface of the color filter.
上記カラーフィルタには界面活性剤が添加されている
ことを特徴とする固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1,
A solid-state imaging device, wherein a surfactant is added to the color filter.
上記カラーフィルタを、
上記単位セルの列上に10CP以下の粘度を有するカラーフィルタ材料を2000rpm以下の回転速度で塗布した後に所定の凹部領域を含み当該凹部領域の両側に位置する凸部の中央部まで延在するパターンに成形して、当該凹部領域内に上記カラーフィルタ材料を直接埋め込む工程を、カラーフィルタの色の数だけ繰り返し行って、隣接するカラーフィルタ同士は互いに接触するように形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 1,
The above color filter
Extends to the central portion of the convex portion located on both sides of the unrealized the recessed area a predetermined recessed area after applying a color filter material having a viscosity of less than 10CP on columns of the unit cells at 2000rpm following rotational speed The step of forming a pattern and directly embedding the color filter material in the concave region is repeated as many times as the number of colors of the color filter so that adjacent color filters are in contact with each other. Manufacturing method of solid-state imaging device.
上記カラーフィルタ材料として、感光性樹脂からなる被染色性高分子材料を用いる
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 3,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a dyeable polymer material made of a photosensitive resin is used as the color filter material.
上記カラーフィルタ材料として、カラーレジストを用いる
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 3,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein a color resist is used as the color filter material.
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