[go: up one dir, main page]

JP2008112944A - Solid-state image sensor - Google Patents

Solid-state image sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2008112944A
JP2008112944A JP2006296520A JP2006296520A JP2008112944A JP 2008112944 A JP2008112944 A JP 2008112944A JP 2006296520 A JP2006296520 A JP 2006296520A JP 2006296520 A JP2006296520 A JP 2006296520A JP 2008112944 A JP2008112944 A JP 2008112944A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
shielding layer
light shielding
color
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006296520A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
John Rennie
ジョン レニー
Susumu Inoue
晋 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2006296520A priority Critical patent/JP2008112944A/en
Publication of JP2008112944A publication Critical patent/JP2008112944A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

【課題】隣接する画素から漏れ込む光によって発生する混色を抑制することが可能な固体撮像素子を提供する。
【解決手段】光電変換がなされるセンサ部11と、センサ部11に対応するカラーフィルタ15との間に設けられた遮光層17とからなり、遮光層17が、画素分離部に沿ってセンサ部11に対して垂直、又は、略垂直に形成されている固体撮像素子を構成する。
【選択図】図1
A solid-state imaging device capable of suppressing color mixing caused by light leaking from adjacent pixels is provided.
SOLUTION: A sensor unit 11 that performs photoelectric conversion and a light shielding layer 17 provided between a color filter 15 corresponding to the sensor unit 11, and the light shielding layer 17 extends along the pixel separation unit. 11 is a solid-state imaging device that is formed perpendicularly or substantially perpendicularly to 11.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、隣接する画素から漏れ込む光を遮るための遮光層が設けられた固体撮像素子に係わる。   The present invention relates to a solid-state imaging device provided with a light shielding layer for blocking light leaking from adjacent pixels.

イメージセンサ等に用いられる固体撮像素子においては、入射した光を各画素のフォトダイオードからなるセンサ部に集光し、さらに光電変換して信号としている。   In a solid-state imaging device used for an image sensor or the like, incident light is collected on a sensor unit including a photodiode of each pixel, and further photoelectrically converted into a signal.

フォトダイオードからなるセンサ部は、可視光全体の波長範囲に感度を有しているため、そのままでは色の情報が得られない。
そこで、カラー固体撮像素子では、カラーフィルタ、例えば赤、緑、青の各色に対応するフィルタを、各画素に設けている。
Since the sensor unit made of a photodiode has sensitivity in the entire visible light wavelength range, color information cannot be obtained as it is.
Therefore, in the color solid-state imaging device, a color filter, for example, a filter corresponding to each color of red, green, and blue is provided in each pixel.

カラーフィルタの最も一般的な色配列は、2×2の4個のセルを、1つの赤のセル、1つの青のセル、2つの緑のセルとした、ベイヤー配列である。
他の色配列としては、例えば、2×2の4個のセルを、いわゆる補色系カラーフィルタを用いて、シアン、イエロー、マゼンタ、グリーンの4色に分けた配列がある。
それぞれの純粋な色は、各色のカラーフィルタを通過して得られた信号を、補正アルゴリズムにより演算して補正することにより、得ることができる。
The most common color arrangement of the color filter is a Bayer arrangement in which 4 cells of 2 × 2 are one red cell, one blue cell, and two green cells.
As another color arrangement, there are, for example, an arrangement in which four 2 × 2 cells are divided into four colors of cyan, yellow, magenta, and green using a so-called complementary color filter.
Each pure color can be obtained by calculating and correcting a signal obtained through the color filter of each color by a correction algorithm.

通常のカラーフィルタは、適切な吸収・透過特性を有する、特殊な有機材料により構成される。例えば、色素を含有したレジスト等が挙げられる。   A normal color filter is made of a special organic material having appropriate absorption and transmission characteristics. For example, a resist containing a pigment can be used.

カラーフィルタを用いた場合、カラーフィルタが完全な波長フィルタではない、という問題がある。例えば、赤のセルに入る光のすべてが赤の光というわけではない。
そのため、各色のカラーフィルタからの入力から、より純粋な色を復調することができるように、補正アルゴリズムを工夫している。また、各色のカラーフィルタの分光特性の重なりを、純粋な色の推論を助けるように活用することができるため、イメージセンサが使用される様々な条件下においても、一定の混合結果が供給される。
When a color filter is used, there is a problem that the color filter is not a perfect wavelength filter. For example, not all light entering a red cell is red light.
Therefore, the correction algorithm is devised so that a purer color can be demodulated from the input from the color filter of each color. Also, the overlap of spectral characteristics of the color filters of each color can be utilized to help infer pure colors, so that a constant mixing result is provided even under various conditions in which the image sensor is used. .

また、半導体は、赤外光に対して吸収感度を有する。このため、Si半導体を用いた固体撮像素子などにおいては通常、可視光を遮らずに、赤外光を除去するための赤外カットフィルタが設けられている。この赤外カットフィルタは、通常、固体撮像素子の外部に設けられており、全画素に共通して1つの赤外カットフィルタが設けられている。
これに対して、赤外光を検知する画素を設けて、可視光を検知する画素から得られる画像信号を増強、補助する構成が提案されている。この構成では、赤外カットフィルタを外部に設ける代わりに、可視光を検知する画素に、内蔵赤外カットフィルタを設けている(例えば、特許文献1参照)。
Further, the semiconductor has absorption sensitivity to infrared light. For this reason, an infrared cut filter for removing infrared light without blocking visible light is usually provided in a solid-state imaging device using a Si semiconductor. This infrared cut filter is usually provided outside the solid-state imaging device, and one infrared cut filter is provided in common for all pixels.
On the other hand, a configuration has been proposed in which pixels that detect infrared light are provided to enhance and assist image signals obtained from pixels that detect visible light. In this configuration, instead of providing an infrared cut filter outside, a built-in infrared cut filter is provided in a pixel that detects visible light (see, for example, Patent Document 1).

図7は、従来のCMOSイメージセンサにおいて、内蔵赤外カットフィルタを有さない固体撮像素子の概略構成図(断面図)である。そして、図8は、内蔵赤外カットフィルタを有する固体撮像素子の概略構成図(断面図)である。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a solid-state imaging device having no built-in infrared cut filter in a conventional CMOS image sensor. FIG. 8 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a solid-state imaging device having a built-in infrared cut filter.

図7及び図8に示した固体撮像素子は、赤色R、緑色G、青色Bの各色の光に対応するカラー画素60,80と、可視光、赤外光等のすべての光に対応する白画素70,90とから形成される。
これらのカラー画素60,80、及び白画素70,90では、シリコン基板上に、受光した光に対応して光電変換が行われるセンサ部61,71,81,91と、センサ部61,71,81,91上に形成されたオプティカル・カップリング層62,72,82,92が形成されている。
The solid-state imaging device shown in FIGS. 7 and 8 includes color pixels 60 and 80 corresponding to light of each color of red R, green G, and blue B, and white corresponding to all light such as visible light and infrared light. Pixels 70 and 90 are formed.
In these color pixels 60, 80 and white pixels 70, 90, sensor units 61, 71, 81, 91 that perform photoelectric conversion corresponding to received light on the silicon substrate, and sensor units 61, 71, Optical coupling layers 62, 72, 82 and 92 formed on 81 and 91 are formed.

そして、各画素のセンサ部61,71,81,91上を除く部分には、配線層69,89が形成される。また、センサ部61,71,81,91及びオプティカル・カップリング層62,72,82,92の上には、絶縁層64,74,84,94が設けられている。配線層は、1層又は2層以上の配線が設けられ、この配線を覆うように絶縁層が設けられて構成されるが、これらの図では簡略化して示している。   Wiring layers 69 and 89 are formed in portions of the pixels except for the sensor portions 61, 71, 81, and 91. In addition, insulating layers 64, 74, 84, and 94 are provided on the sensor units 61, 71, 81, 91 and the optical coupling layers 62, 72, 82, 92. The wiring layer is formed by providing one or more wirings, and an insulating layer is provided so as to cover the wirings.

そして、オプティカル・カップリング層62,72,82,92の上方には、絶縁層64,74,84,94を介して、画素内に入射した光をセンサ部61,71,81,91に集光するため、層内レンズ63,73,83,93がそれぞれ2層形成されている。   Then, above the optical coupling layers 62, 72, 82, 92, the light incident on the pixels is collected in the sensor units 61, 71, 81, 91 via the insulating layers 64, 74, 84, 94. In order to emit light, two layers of inner lenses 63, 73, 83, 93 are formed.

また、図8に示す構成では、カラー画素80において、センサ部81と層内レンズ83との間に、絶縁層84を介して、赤外カットフィルタ88が形成されている。
なお、白画素90では、可視光及び赤外光を含むすべての波長を使用するため、赤外カットフィルタは設けられていない。
In the configuration shown in FIG. 8, in the color pixel 80, an infrared cut filter 88 is formed between the sensor unit 81 and the intralayer lens 83 via the insulating layer 84.
In the white pixel 90, since all wavelengths including visible light and infrared light are used, no infrared cut filter is provided.

カラー画素60,80の絶縁層64,84の上部には、赤色R、緑色G、青色Bの各色に対応したカラーフィルタ65,85が形成されている。また、白画素70,90の絶縁層74,94の上部には、可視光、赤外光等を透過する白色フィルタ75,95が形成されている。
なお、白色フィルタという名称のフィルタは存在しないが、説明を簡単にするため、以下、可視光及び赤外光を共に透過する層を、「白色フィルタ」と呼ぶことにする。
カラーフィルタ65,85及び白色フィルタ75,95の上部には、表面が上側に凸な曲面であるオンチップレンズ66,76,86,96が形成されている。
Color filters 65 and 85 corresponding to the colors of red R, green G and blue B are formed on the insulating layers 64 and 84 of the color pixels 60 and 80, respectively. White filters 75 and 95 that transmit visible light, infrared light, and the like are formed on the insulating layers 74 and 94 of the white pixels 70 and 90, respectively.
Although there is no filter named white filter, in order to simplify the description, a layer that transmits both visible light and infrared light is hereinafter referred to as a “white filter”.
On-chip lenses 66, 76, 86, and 96 having curved surfaces whose upper surfaces are convex upward are formed above the color filters 65 and 85 and the white filters 75 and 95.

図7に示すように、白画素70に入射する入射角の大きな光線101が、画素分離部を越えて、カラー画素60のセンサ部61に入射する。このため、センサ部61に、カラー画素60内の光と隣接する白画素70から漏れこんだ光が入射し、カラー画素60において混色が発生する。また、カラー画素60に入射した一部の光線100が、センサ部61まで到達しないため、カラー画素60の実感度が低下する。   As shown in FIG. 7, the light beam 101 having a large incident angle incident on the white pixel 70 enters the sensor unit 61 of the color pixel 60 beyond the pixel separation unit. For this reason, light leaking from the white pixel 70 adjacent to the light in the color pixel 60 enters the sensor unit 61, and color mixing occurs in the color pixel 60. In addition, since some of the light rays 100 incident on the color pixel 60 do not reach the sensor unit 61, the actual sensitivity of the color pixel 60 decreases.

また、図8に示すように、カラー画素において赤外カットフィルタを用いた固体撮像素子では、各カラー画素に対して赤外カットフィルタ88をそれぞれ設けなければならない。
また、この赤外カットフィルタ88は、屈折率の異なる誘電体等の材料を複数積層することによってある程度の厚さをもって形成されている。このため、赤外カットフィルタ88を用いた固体撮像素子の構造は、赤外カットフィルタ88の厚さの分、全体の厚さが増加してしまう。
Further, as shown in FIG. 8, in a solid-state imaging device using an infrared cut filter in color pixels, an infrared cut filter 88 must be provided for each color pixel.
Further, the infrared cut filter 88 is formed with a certain thickness by stacking a plurality of materials such as dielectrics having different refractive indexes. For this reason, the entire thickness of the structure of the solid-state imaging device using the infrared cut filter 88 is increased by the thickness of the infrared cut filter 88.

赤外カットフィルタ88を設けることにより、全体の厚さが増加するので、オンチップレンズ86,96からセンサ部81,91までの距離が増加する。このため、隣接する白画素90から漏れ込む光線103による混色の発生が増加する。また、カラー画素80から隣接する白画素90に光線102が漏れることによって、カラー画素80の実感度が低下する。   By providing the infrared cut filter 88, the overall thickness increases, so the distance from the on-chip lenses 86, 96 to the sensor units 81, 91 increases. For this reason, the occurrence of color mixing due to the light beam 103 leaking from the adjacent white pixel 90 increases. In addition, the light beam 102 leaks from the color pixel 80 to the adjacent white pixel 90, thereby reducing the actual sensitivity of the color pixel 80.

図7及び図8に示したように、入射角の大きな光線101,103が、1つの画素からの隣接する画素に漏れている。図7及び図8に示した固体撮像素子の場合、中央のカラー画素60,80は、RGBのいずれかの色を有する画素であり、この両隣の白画素70,90は、可視光だけでなく、赤外光までも含めたすべての波長に対応した画素である。
従って、白画素70,90に入射する光の入射角が大きいと、この白画素70,90に入射する可視光及び赤外光を含むすべての波長が、赤色のカラー画素60,80に漏れる。これにより、カラー画素60,80において、RGBの3つのカラーフィルタからの3原色全体で計算による信号処理で補正を行なった場合においても、正確な色を再現することが困難になる。
As shown in FIGS. 7 and 8, light beams 101 and 103 having a large incident angle leak to adjacent pixels from one pixel. In the case of the solid-state imaging device shown in FIGS. 7 and 8, the central color pixels 60 and 80 are pixels having any of RGB colors, and the adjacent white pixels 70 and 90 are not only visible light. This is a pixel corresponding to all wavelengths including infrared light.
Therefore, if the incident angle of light incident on the white pixels 70 and 90 is large, all wavelengths including visible light and infrared light incident on the white pixels 70 and 90 leak into the red color pixels 60 and 80. This makes it difficult to reproduce accurate colors in the color pixels 60 and 80 even when correction is performed by signal processing by calculation for all three primary colors from the three color filters of RGB.

このため、混色の発生を抑制するために、各画素のセンサ部の上方に、屈折率の異なる材料を挿入することにより、センサ部の上部に導波路構造を形成することが提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
導波路構造を形成することにより、各画素に入射角の大きな光が入射した場合でも、導波路構造内において、屈折率の差を利用して反射させることにより、隣接する光が漏れるのを防ぐことができる。
For this reason, in order to suppress the occurrence of color mixing, it has been proposed to form a waveguide structure above the sensor part by inserting materials having different refractive indexes above the sensor part of each pixel ( For example, see Patent Document 2 and Patent Document 3).
By forming a waveguide structure, even when light having a large incident angle is incident on each pixel, reflection by utilizing the difference in refractive index in the waveguide structure prevents leakage of adjacent light. be able to.

特開2006−190958号公報JP 2006-190958 A 特表2003−517635号公報Special table 2003-517635 gazette 米国特許第6861686号明細書US Pat. No. 6,861,686

しかしながら、上述の導波路構造を有する固体撮像素子を形成するためには、絶縁層に深い穴を形成した後に、屈折率の高い材料を穴に埋め込む必要がある。
そのため、画素が微細化されるに従い、穴のアスペクト比(幅と高さの比)が大きくなり、穴をあける加工や材料の埋め込みが難しくなっていく。
また、導波路構造を形成するための工程を追加する必要があるため、生産効率やコストの面から商業的には実現することが困難である。
However, in order to form a solid-state imaging device having the above-described waveguide structure, it is necessary to embed a material having a high refractive index in the hole after forming a deep hole in the insulating layer.
For this reason, as the pixels are miniaturized, the aspect ratio of the hole (ratio of width to height) increases, making it difficult to drill holes and embed materials.
Moreover, since it is necessary to add a process for forming the waveguide structure, it is difficult to realize commercially from the viewpoint of production efficiency and cost.

また、内蔵赤外カットフィルタを有する固体撮像素子に、導波路構造を適用した場合、内蔵赤外カットフィルタを形成する工程と、導波路構造を形成する工程とを、それぞれ行う必要があるため、工程が複雑になり、生産効率やコストの面から商業的には実現することが困難である。   Further, when a waveguide structure is applied to a solid-state imaging device having a built-in infrared cut filter, it is necessary to perform a step of forming a built-in infrared cut filter and a step of forming a waveguide structure, The process becomes complicated, and it is difficult to realize commercially because of production efficiency and cost.

このように、固体撮像素子において、センサ部に到達するまでに隣接する画素から漏れる光を除去し、混色を抑制する構造を持つことは非常に困難である。   As described above, in a solid-state imaging device, it is very difficult to have a structure that suppresses color mixture by removing light leaking from adjacent pixels before reaching the sensor unit.

上述した問題の解決のため、本発明においては、隣接する画素から漏れ込む光によって発生する混色を抑制することが可能な固体撮像素子を提供するものである。   In order to solve the above-described problem, the present invention provides a solid-state imaging device capable of suppressing color mixing caused by light leaking from adjacent pixels.

本発明の固体撮像素子は、光電変換がなされるセンサ部と、センサ部に対応するカラーフィルタと、遮光層とからなる画素を有し、記遮光層が、センサ部とカラーフィルタとの間の画素内に設けられ、画素分離部に沿って、センサ部に対して垂直、又は、略垂直に形成されていることを特徴とする。   The solid-state imaging device of the present invention includes a pixel including a sensor unit that performs photoelectric conversion, a color filter corresponding to the sensor unit, and a light shielding layer, and the light shielding layer is disposed between the sensor unit and the color filter. It is provided in the pixel, and is formed perpendicularly or substantially perpendicular to the sensor part along the pixel separation part.

本発明の固体撮像素子では、センサ部とカラーフィルタとの間に、画素分離部に沿って垂直、又は、略垂直に遮光層が形成されている。本発明の固体撮像素子において、遮光層が形成される略垂直の角度とは、センサ部に対して垂直から約10度までの傾きの範囲を含む。
これにより、隣接する画素から光が漏れ込む場合でも、センサ部の上方で、遮光層によって、漏れ込む光をさえぎることができる。
また、カラーフィルタの下部に遮光層を設けることにより、カラーフィルタを通過した特定の色を有する光を遮光層で遮ることができる。
In the solid-state imaging device of the present invention, a light shielding layer is formed vertically or substantially vertically along the pixel separation portion between the sensor portion and the color filter. In the solid-state imaging device of the present invention, the substantially vertical angle at which the light shielding layer is formed includes a range of inclination from vertical to about 10 degrees with respect to the sensor unit.
Thereby, even when light leaks from an adjacent pixel, the light that leaks can be blocked by the light shielding layer above the sensor unit.
In addition, by providing a light shielding layer below the color filter, light having a specific color that has passed through the color filter can be blocked by the light shielding layer.

上述した本発明の固体撮像素子の構成によれば、画素内に遮光層を有することにより、隣接する画素からの光が漏れ込むのを防ぎ、混色の発生を抑制することができる。   According to the configuration of the solid-state imaging device of the present invention described above, by having the light shielding layer in the pixel, it is possible to prevent light from adjacent pixels from leaking and to prevent color mixing.

本発明の第1の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図(断面図)を、図1に示す。
図1は、本発明をCMOS型固体撮像素子に適用した場合である。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a CMOS type solid-state imaging device.

第1の実施の形態の固体撮像素子は、赤色R、緑色G、青色Bの各色の光に対応するカラー画素10と、可視光、赤外光等のすべての光に対応する白画素20とから形成される。
カラー画素10及び白画素20では、シリコン基板上に、受光した光に対応して光電変換が行われるセンサ部11,21と、センサ部11,21上に形成されたオプティカル・カップリング層12,22が形成されている。
The solid-state imaging device according to the first embodiment includes a color pixel 10 corresponding to light of each color of red R, green G, and blue B, and a white pixel 20 corresponding to all light such as visible light and infrared light. Formed from.
In the color pixel 10 and the white pixel 20, on the silicon substrate, sensor units 11 and 21 that perform photoelectric conversion in response to received light, and optical coupling layers 12 and 12 formed on the sensor units 11 and 21, 22 is formed.

センサ部11,21は、図示しないが第1導電型、例えばn型の半導体領域から成り、シリコン基板上に形成された第2導電型、例えばp型の半導体領域によってフォトダイオードが構成される。
各画素のセンサ部11,21の間には、図示しないが、例えば第2導電型(p型)の素子分離領域が形成されていることにより、隣接する画素が分離されている。
Although not shown, each of the sensor units 11 and 21 includes a first conductivity type, for example, an n-type semiconductor region, and a photodiode is configured by a second conductivity type, for example, a p-type semiconductor region formed on the silicon substrate.
Although not shown, between the sensor units 11 and 21 of each pixel, for example, a second conductivity type (p-type) element isolation region is formed, so that adjacent pixels are separated.

各画素のセンサ部11,21上を除く部分には、配線層19が形成されている。そして、センサ部11,21及びオプティカル・カップリング層12,22上には、絶縁層14,24が設けられている。配線層は、図示しないが1層又は2層以上の配線が設けられ、この配線を覆うように絶縁層が設けられて構成されるが、この図では簡略化して示している。   A wiring layer 19 is formed in a portion other than the sensor portions 11 and 21 of each pixel. Insulating layers 14 and 24 are provided on the sensor portions 11 and 21 and the optical coupling layers 12 and 22. Although the wiring layer is not shown, one or two or more wirings are provided, and an insulating layer is provided so as to cover the wiring, but this is shown in a simplified manner in this drawing.

そして、カラー画素10において、絶縁層14を介して遮光層17が形成されている。
遮光層17は、カラー画素10内に在り、素子分離部に沿って、センサ部11に対して略垂直に形成されている。
また、カラー画素10の遮光層17の上部に絶縁層14を介して、画素内に入射した光をセンサ部11に集光するため、層内レンズ13が2層形成されている。また、白画素20の絶縁層24内に、画素内に入射した光をセンサ部21に集光するため、層内レンズ23が2層形成されている。
In the color pixel 10, a light shielding layer 17 is formed via an insulating layer 14.
The light shielding layer 17 exists in the color pixel 10 and is formed substantially perpendicular to the sensor unit 11 along the element isolation unit.
In addition, two layers of intralayer lenses 13 are formed on the light shielding layer 17 of the color pixel 10 to collect light incident on the pixel through the insulating layer 14 onto the sensor unit 11. In addition, in the insulating layer 24 of the white pixel 20, two layers of the inner lens 23 are formed in order to collect the light incident on the pixel on the sensor unit 21.

カラー画素10の絶縁層14の上部には、赤色R、緑色G、青色Bの各色に対応したカラーフィルタ15が形成されている。また、白画素20の絶縁層24の上部には、可視光、赤外光等を透過する白色フィルタ25が形成されている。
カラーフィルタ15及び白色フィルタ25の上部には、表面が上側に凸な曲面であるオンチップレンズ16、26が形成されている。
A color filter 15 corresponding to each color of red R, green G, and blue B is formed on the insulating layer 14 of the color pixel 10. A white filter 25 that transmits visible light, infrared light, and the like is formed on the insulating layer 24 of the white pixel 20.
On-chip lenses 16 and 26 having curved surfaces whose upper surfaces are convex upward are formed above the color filter 15 and the white filter 25.

なお、白画素20に設けられる白色フィルタ25は、可視光及び赤外光を含む全ての波長の成分を通過させるものであればよく、カラーフィルタを設けない構成や、透明なフィルタを設ける構成であってもよい。   The white filter 25 provided in the white pixel 20 only needs to pass components of all wavelengths including visible light and infrared light, and has a configuration without a color filter or a configuration with a transparent filter. There may be.

白色フィルタ25を用いて、可視光及び赤外光を含むすべての光をセンサ部21で検知することにより、赤外光による画像、又は、赤外光と可視光とが混在した画像を得ることができる。また、各色のカラーフィルタ15を通して対応するセンサ部11で検知することで可視光によるカラー画像を得ることができる。
このため、赤外光と可視光の両方から撮像することが可能であり、実感度を高くすることができる。また、赤外光と可視光との両方から撮像した画像が得られるが、両者の差分を取ることにより赤外光のみの画像が得られる。
By using the white filter 25 to detect all light including visible light and infrared light, the sensor unit 21 obtains an image by infrared light or an image in which infrared light and visible light are mixed. Can do. Moreover, a color image by visible light can be obtained by detecting with the corresponding sensor part 11 through the color filter 15 of each color.
For this reason, it is possible to image from both infrared light and visible light, and real sensitivity can be increased. Moreover, although the image imaged from both infrared light and visible light is obtained, the image of only infrared light is obtained by taking the difference of both.

オプティカル・カップリング層12,22は、例えば、SiNやSiONなどによって構成され、絶縁層14,24を形成する材料の屈折率とセンサ部11,21を形成する材料との屈折率との間の屈折率を有する材料によって形成される。
オプティカル・カップリング層12,22は、オンチップレンズ16,26及び層内レンズ13,23によって集光された光が、絶縁層14、24を通過して絶縁層14,24からセンサ部11,21へ入射する際に、絶縁層14,24の屈折率とセンサ部11,21の屈折率との差を緩和するために設けられている。
The optical coupling layers 12 and 22 are made of, for example, SiN or SiON, and have a refractive index between the refractive index of the material forming the insulating layers 14 and 24 and the refractive index of the material forming the sensor units 11 and 21. It is formed of a material having a refractive index.
The optical coupling layers 12 and 22 are configured such that the light collected by the on-chip lenses 16 and 26 and the in-layer lenses 13 and 23 passes through the insulating layers 14 and 24 and passes from the insulating layers 14 and 24 to the sensor units 11 and 24. This is provided in order to reduce the difference between the refractive index of the insulating layers 14 and 24 and the refractive index of the sensor units 11 and 21 when entering the light source 21.

上述の遮光層17は、可視光域における高い反射率を有する金属又は高い吸収率を有する金属が、1層又は2層以上積層して形成される。
遮光層17には、使用する状況及び要求される反射率又は吸収率に応じて、多様な種類の金属を使用することができる。
The light shielding layer 17 described above is formed by laminating one or more layers of a metal having a high reflectance in the visible light region or a metal having a high absorption rate.
Various kinds of metals can be used for the light shielding layer 17 according to the use situation and the required reflectance or absorption rate.

可視光域において高い反射率を有する金属としては、例えば、Ag,Rh,Pt,Mg,Al,Cu,Au等の金属を使用することができる。
遮光層17を高い反射率を持つ金属で形成することにより、カラー画素10のオンチップレンズ16から、カラーフィルタ15を通過した光線50が、絶縁層14を介して隣接する白画素20へ漏れ込む場合においても、遮光層17で反射される。これにより、光線50を元のカラー画素10内のセンサ部11に到達させることができる。
また、隣接する白画素20へ入射した光線51が、オンチップレンズ26を通り、カラー画素10側へ漏れ込んだ場合に、遮光層17で反射される。これにより、光線51を元の白画素20内のセンサ部21へ到達させることができる。
As a metal having a high reflectance in the visible light region, for example, a metal such as Ag, Rh, Pt, Mg, Al, Cu, or Au can be used.
By forming the light shielding layer 17 with a metal having a high reflectance, the light beam 50 that has passed through the color filter 15 leaks from the on-chip lens 16 of the color pixel 10 into the adjacent white pixel 20 through the insulating layer 14. Even in this case, the light is reflected by the light shielding layer 17. As a result, the light beam 50 can reach the sensor unit 11 in the original color pixel 10.
Further, when the light beam 51 incident on the adjacent white pixel 20 passes through the on-chip lens 26 and leaks to the color pixel 10 side, it is reflected by the light shielding layer 17. Thereby, the light beam 51 can reach the sensor unit 21 in the original white pixel 20.

このとき、遮光層17は、センサ部11に対して垂直か、若しくは、図1に示したように、光の入射側が狭く、センサ部11側が広くなるように、垂直よりもやや傾いた形状で形成する。
遮光層17を垂直よりやや傾いた形状、例えば7度程度傾けて形成することにより、遮光層17が垂直の場合よりも、隣接する白画素20から漏れ込む光線51が元の白画素20内のセンサ部21に到達しやすい。また、カラー画素10内から隣接する白画素20に漏れ込む光線50が、遮光層17に反射して、センサ部11に到達しやすくなる。
At this time, the light shielding layer 17 is perpendicular to the sensor unit 11 or has a shape slightly inclined from the vertical so that the light incident side is narrow and the sensor unit 11 side is wide as shown in FIG. Form.
By forming the light shielding layer 17 with a shape slightly inclined from the vertical, for example, by tilting by about 7 degrees, the light rays 51 leaking from the adjacent white pixels 20 are contained in the original white pixel 20 as compared with the case where the light shielding layer 17 is vertical. It is easy to reach the sensor unit 21. Further, the light beam 50 leaking from the color pixel 10 to the adjacent white pixel 20 is reflected by the light shielding layer 17 and easily reaches the sensor unit 11.

このため、遮光層17に高い反射率を有する金属を用いることにより、カラー画素10内に入射した光が隣接する白画素20に漏れるのを抑制し、また、隣接する白画素20内に入射した光がカラー画素10に漏れ込むことを抑制することができる。これにより、入射した光を効率良くセンサ部11,21まで到達させることができ、固体撮像素子の感度を向上させることができる。
また、隣接する白画素20のセンサ部21に、カラーフィルタ15を通過した光が漏れるのを抑制できるため、混色の発生を抑制することができる。
For this reason, by using a metal having a high reflectance for the light shielding layer 17, it is possible to suppress the light incident in the color pixel 10 from leaking to the adjacent white pixel 20 and to enter the adjacent white pixel 20. Light can be prevented from leaking into the color pixel 10. Thereby, the incident light can efficiently reach the sensor units 11 and 21, and the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved.
Moreover, since it can suppress that the light which passed the color filter 15 leaks to the sensor part 21 of the adjacent white pixel 20, generation | occurrence | production of color mixing can be suppressed.

特に、白画素20では、カラーフィルタ15の代わりに、可視光及び赤外光を含む全ての波長を透過する白色フィルタ25が設けられているため、この白色フィルタ25を透過する光量が、カラーフィルタ15を透過する光量よりも多くなる。このため、光線51が隣接するカラー画素10のセンサ部11に漏れ込んだ場合に、センサ部11に到達する光量が多く、白画素20から漏れこむ光の影響による混色は、カラーフィルタを有する画素から漏れ込む光の影響よりも大きくなる。
しかし、上述の構成を設けることにより、隣接する白画素20から漏れ込む光を遮光層17で反射することができるため、混色を抑制することができる。
In particular, since the white pixel 20 is provided with a white filter 25 that transmits all wavelengths including visible light and infrared light instead of the color filter 15, the amount of light transmitted through the white filter 25 is reduced by the color filter. More than the amount of light transmitted through 15. For this reason, when the light beam 51 leaks into the sensor unit 11 of the adjacent color pixel 10, a large amount of light reaches the sensor unit 11, and color mixing due to the influence of light leaking from the white pixel 20 is a pixel having a color filter. It becomes larger than the influence of light leaking from.
However, by providing the above-described configuration, light leaking from the adjacent white pixels 20 can be reflected by the light shielding layer 17, so that color mixing can be suppressed.

また、遮光層17に使用する金属として、可視光域の反射率が低い金属であっても、吸収率の高い金属であれば使用することができる。
これは、遮光層17において、隣接する白画素20から漏れ込む光が遮光層17に吸収されることによって光がカラー画素10のセンサ部11まで到達しなくなり、カラー画素10のセンサ部11において混色が発生しないためである。
Moreover, even if the metal used for the light shielding layer 17 is a metal having a low reflectance in the visible light region, any metal having a high absorptance can be used.
This is because, in the light shielding layer 17, the light leaking from the adjacent white pixel 20 is absorbed by the light shielding layer 17, so that the light does not reach the sensor unit 11 of the color pixel 10, so This is because no occurrence occurs.

可視光域において高い吸収率を有する金属としては、例えば、Ta,Ti,W等の金属を使用することができる。
また、上述の高い吸収率を有する金属の代わりに、高い吸収率を有するGe,Si等の無機物を用いることもできる。
可視光域において吸収率の高い金属を使用することにより、例えばカラー画素10のオンチップレンズ16から、カラーフィルタ15を通過した光線50が、絶縁層14を介して隣接する白画素20へ漏れ込む場合においても、遮光層17に吸収されることにより白画素20のセンサ部21へ到達することを防ぐことができる。
また、隣接する白画素20へ入射した光線51が、オンチップレンズ26を通り、カラー画素10側へ漏れ込む場合においても、遮光層17に吸収されることによりカラー画素10のセンサ部11への到達を防ぐことができる。
As the metal having a high absorption rate in the visible light region, for example, a metal such as Ta, Ti, W or the like can be used.
Moreover, instead of the metal having a high absorption rate, an inorganic material such as Ge or Si having a high absorption rate can be used.
By using a metal having high absorptance in the visible light region, for example, the light beam 50 that has passed through the color filter 15 leaks from the on-chip lens 16 of the color pixel 10 into the adjacent white pixel 20 through the insulating layer 14. Even in this case, it is possible to prevent the white pixel 20 from reaching the sensor unit 21 by being absorbed by the light shielding layer 17.
Further, even when the light beam 51 incident on the adjacent white pixel 20 passes through the on-chip lens 26 and leaks to the color pixel 10 side, the light beam 51 is absorbed by the light shielding layer 17 and thereby enters the sensor unit 11 of the color pixel 10. Reach can be prevented.

遮光層17の厚さは、使用される金属材料に依存して異なるが、遮光層17に入射する光を反射又は吸収するためには、20nm以上50nm以下の厚さであることが好ましい。
遮光層17の厚さが20nm未満では、遮光層17を透過してしまう光の量が大きくなり、反射又は吸収による遮光層17の効果が低減する。また、遮光層17が50nmを超えると遮光層17が厚くなるため、デバイス全体を小型化することが困難になる。
The thickness of the light shielding layer 17 varies depending on the metal material used, but in order to reflect or absorb light incident on the light shielding layer 17, it is preferably 20 nm or more and 50 nm or less.
When the thickness of the light shielding layer 17 is less than 20 nm, the amount of light that passes through the light shielding layer 17 increases, and the effect of the light shielding layer 17 due to reflection or absorption is reduced. Moreover, since the light shielding layer 17 will become thick when the light shielding layer 17 exceeds 50 nm, it becomes difficult to miniaturize the whole device.

上述のように、遮光層17をカラー画素10内に形成することにより、例えば、カラー画素10と白画素20との画素分離部の全面に遮光層を形成し、隣接する画素に漏れ込む光を反射するような構造に比べて、遮光層を小さくすることができる。このため、デバイスを設計する際の自由度が向上する。
さらに、デバイスのセンサ部からオンチップレンズまでが厚くなった場合でも、遮光層17で光を反射又は吸収することにより、混色を抑制することができる。このため、デバイスの設計において、設計の自由度が向上する。
特に、図1に示したようなCMOS型固体撮像素子では、多層配線をセンサ部11,21の上方に形成する必要があるため、センサ部からオンチップレンズまでの距離が大きくなりやすい。しかし、このようにデバイスが厚くなった場合においても、遮光層17によって混色を抑制することができる。
As described above, by forming the light shielding layer 17 in the color pixel 10, for example, a light shielding layer is formed on the entire surface of the pixel separation portion of the color pixel 10 and the white pixel 20, and light leaking into adjacent pixels is emitted. The light shielding layer can be made smaller than a structure that reflects light. For this reason, the freedom degree at the time of designing a device improves.
Furthermore, even when the thickness from the sensor portion of the device to the on-chip lens becomes thick, color mixture can be suppressed by reflecting or absorbing light by the light shielding layer 17. For this reason, the degree of freedom of design is improved in device design.
In particular, in the CMOS type solid-state imaging device as shown in FIG. 1, since it is necessary to form a multilayer wiring above the sensor parts 11 and 21, the distance from the sensor part to the on-chip lens tends to be large. However, even when the device becomes thick in this way, the color mixture can be suppressed by the light shielding layer 17.

なお、図1に示した第1の実施の形態の固体撮像素子には赤外カットフィルタを設けていないが、カラー画素10の内部に内蔵赤外カットフィルタを設ける構成としてもよい。
この場合の赤外カットフィルタは、カラー画素10の内部であって、遮光層17の上方に設けるか、若しくは、カラー画素10の内部であって、センサ部11と遮光層17との間に設けることができる。
これにより、カラー画素10内に内蔵赤外カットフィルタが形成された固体撮像素子を構成することができる。
Although the infrared cut filter is not provided in the solid-state imaging device according to the first embodiment illustrated in FIG. 1, a built-in infrared cut filter may be provided inside the color pixel 10.
The infrared cut filter in this case is provided inside the color pixel 10 and above the light shielding layer 17 or inside the color pixel 10 and provided between the sensor unit 11 and the light shielding layer 17. be able to.
Thereby, the solid-state image sensor in which the built-in infrared cut filter was formed in the color pixel 10 can be comprised.

次に、図2A〜C、図3D〜Eを用いて、第1の実施の形態の固体撮像素子の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、配線と、この配線を覆う絶縁層とを順次成膜することにより、配線層19を形成する。
その後、図2Aに示すように、CVD法などを用いてSiO等によって絶縁層14,24を、遮光層17を設ける高さまで形成する。
First, a wiring layer 19 is formed by sequentially forming a wiring and an insulating layer covering the wiring.
Thereafter, as shown in FIG. 2A, the insulating layers 14 and 24 are formed to a height at which the light shielding layer 17 is provided by using a CVD method or the like with SiO 2 or the like.

次に、絶縁層14,24を公知のエッチング方法を用いて、図2Bに示すようにセンサ部11上の絶縁層14がメサ形状となるようにエッチングする。   Next, the insulating layers 14 and 24 are etched using a known etching method so that the insulating layer 14 on the sensor portion 11 has a mesa shape as shown in FIG. 2B.

次に、絶縁層14,24の全面に、可視光域において高い反射率金属、又は、吸収率を有する金属、半金属又は無機物を被覆する。これにより、図2Cに示すように、絶縁層14,24上の全面に遮光層17Aが形成される。   Next, the entire surface of the insulating layers 14 and 24 is coated with a highly reflective metal in the visible light region, or a metal, semimetal or inorganic material having an absorptance. As a result, as shown in FIG. 2C, the light shielding layer 17 </ b> A is formed on the entire surface of the insulating layers 14 and 24.

次に、遮光層17Aに対して、異方性エッチングを行う。これにより、図3Dに示すように、遮光層17Aのメサ形状の絶縁層14の側壁に形成されていた部分を残してエッチングすることができ、メサ形状の側壁に遮光層17を形成することができる。   Next, anisotropic etching is performed on the light shielding layer 17A. As a result, as shown in FIG. 3D, the light shielding layer 17A can be etched leaving the portion formed on the side wall of the mesa-shaped insulating layer 14, and the light shielding layer 17 can be formed on the mesa-shaped side wall. it can.

次に、絶縁層14,24及び遮光層17上に、再びCVD法などを用いてSiO等によって絶縁層14,24を形成する。
これにより、図3Eに示すように絶縁層14内に遮光層17を埋め込んだ形状を形成することができる。
Next, the insulating layers 14 and 24 are formed on the insulating layers 14 and 24 and the light shielding layer 17 by SiO 2 or the like again using the CVD method or the like.
Thereby, as shown in FIG. 3E, a shape in which the light shielding layer 17 is embedded in the insulating layer 14 can be formed.

なお、図2Bで示した絶縁層14のエッチングの際、メサ形状の側壁の傾斜角度が大きいと、遮光層17Aを成膜した後、図3Dで示した工程で行うエッチングの際に、メサ形状の側壁に遮光層17が残らなくなる。このため、メサ形状の側壁の傾斜角度は7度程度が好ましい。   In the etching of the insulating layer 14 shown in FIG. 2B, if the inclination angle of the mesa-shaped side wall is large, the mesa shape is formed in the etching performed in the step shown in FIG. The light shielding layer 17 does not remain on the side wall. For this reason, the inclination angle of the mesa-shaped side wall is preferably about 7 degrees.

また、遮光層17を、センサ部11に対して垂直に形成する場合には、図2Bで示した、エッチング後の絶縁層の形状をメサ形状ではなく、絶縁層14の凸部の側壁が垂直になるようにエッチングを行う。これにより、遮光層17をセンサ部11に対して垂直に形成することができる。   When the light shielding layer 17 is formed perpendicular to the sensor unit 11, the shape of the insulating layer after etching shown in FIG. 2B is not a mesa shape, and the side wall of the convex portion of the insulating layer 14 is vertical. Etching is performed so that Thereby, the light shielding layer 17 can be formed perpendicular to the sensor unit 11.

この後、公知の方法により、絶縁層14,24内に、UV−SiN膜等により層内レンズ13,23を形成する。さらに、絶縁層14,24上にRGBのいずれかのカラーフィルタ15と、白色フィルタ25を形成した後、オンチップレンズ16,26を順次形成する。   Thereafter, in-layer lenses 13 and 23 are formed in the insulating layers 14 and 24 by a UV-SiN film or the like by a known method. Further, after forming one of the RGB color filters 15 and the white filter 25 on the insulating layers 14 and 24, the on-chip lenses 16 and 26 are sequentially formed.

以上の方法により、第1の実施の形態の固体撮像素子を製造することができる。
上述の製造方法によれば、従来から半導体製造プロセスにおいて用いられている、CVD(chemical vapour deposition)法や、ドライエッチング等、公知のエッチング方法及び積層方法を用いることにより、遮光層17を有する固体撮像素子を製造することができる。このため、特殊な工程を用いる必要が無く、簡易な方法により固体撮像素子を製造することができる。
With the above method, the solid-state imaging device of the first embodiment can be manufactured.
According to the manufacturing method described above, the solid having the light shielding layer 17 can be obtained by using a known etching method and a laminating method such as a chemical vapor deposition (CVD) method and a dry etching method that are conventionally used in a semiconductor manufacturing process. An image sensor can be manufactured. For this reason, it is not necessary to use a special process, and a solid-state imaging device can be manufactured by a simple method.

次に、本発明の第2の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図(断面図)を、図4に示す。図4は、本発明をCMOS型固体撮像素子に適用した場合である。   Next, FIG. 4 shows a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a case where the present invention is applied to a CMOS type solid-state imaging device.

第2の実施の形態の固体撮像素子は、赤色R、緑色G、青色Bの各色の光に対応するカラー画素30と、可視光、赤外光等のすべての光に対応する白画素40とから形成される。
カラー画素30及び白画素40では、シリコン基板上に、受光した光に対応して光電変換が行われるセンサ部31,41と、センサ部31,41上に形成されたオプティカル・カップリング層32,42が形成されている。
The solid-state imaging device according to the second embodiment includes a color pixel 30 corresponding to light of each color of red R, green G, and blue B, and a white pixel 40 corresponding to all light such as visible light and infrared light. Formed from.
In the color pixel 30 and the white pixel 40, sensor units 31 and 41 that perform photoelectric conversion in response to received light on the silicon substrate, and optical coupling layers 32 that are formed on the sensor units 31 and 41, 42 is formed.

センサ部31,41は、図示しないが第1導電型、例えばn型の半導体領域から成り、シリコン基板上に形成された第2導電型、例えばp型の半導体領域によってフォトダイオードが構成される。
各画素のセンサ部31,41の間には、図示しないが、例えば第2導電型(p型)の素子分離領域が形成されていることにより、隣接する画素が分離されている。
Although not shown, the sensor units 31 and 41 are formed of a first conductivity type, for example, an n-type semiconductor region, and a photodiode is configured by a second conductivity type, for example, a p-type semiconductor region formed on the silicon substrate.
Although not shown, between the sensor units 31 and 41 of each pixel, for example, a second conductivity type (p-type) element isolation region is formed, so that adjacent pixels are separated.

各画素のセンサ部31,41上を除く部分には、配線層39が形成されている。そして、センサ部31,41及びオプティカル・カップリング層32,42上には、絶縁層34,44が設けられている。配線層は、図示しないが1層又は2層以上の配線が設けられ、この配線を覆うように絶縁層が設けられて構成されるが、この図では簡略化して示している。   A wiring layer 39 is formed on the portion of each pixel except for the sensor portions 31 and 41. Insulating layers 34 and 44 are provided on the sensor units 31 and 41 and the optical coupling layers 32 and 42. Although the wiring layer is not shown, one or two or more wirings are provided, and an insulating layer is provided so as to cover the wiring, but this is shown in a simplified manner in this drawing.

カラー画素30において、絶縁層34を介して、赤外カットフィルタ38が設けられている。そして、赤外カットフィルタ38の側面に、素子分離部に沿ってセンサ部31に対して略垂直な遮光層37が形成されている。
また、カラー画素30の赤外カットフィルタ38の上部に絶縁層34を介して、画素内に入射した光をセンサ部31に集光するため、層内レンズ33が2層形成されている。また、白画素40の絶縁層44内に、画素内に入射した光をセンサ部41に集光するため、層内レンズ43が2層形成されている。
In the color pixel 30, an infrared cut filter 38 is provided via an insulating layer 34. A light shielding layer 37 that is substantially perpendicular to the sensor unit 31 is formed on the side surface of the infrared cut filter 38 along the element isolation unit.
In addition, two layers of in-layer lenses 33 are formed on the infrared cut filter 38 of the color pixel 30 in order to collect light incident on the pixel through the insulating layer 34 onto the sensor unit 31. In addition, in the insulating layer 44 of the white pixel 40, two layers of the inner lens 43 are formed in order to collect the light incident on the pixel on the sensor unit 41.

画素30の絶縁層34の上部には、赤色R、緑色G、青色Bの各色に対応したカラーフィルタ35が形成されている。また、白画素40の絶縁層44の上部には、可視光、赤外光等を透過する白色フィルタ45が形成されている。
カラーフィルタ35及び白色フィルタ45の上部には、表面が上側に凸な曲面であるオンチップレンズ36、46が形成されている。
Color filters 35 corresponding to the colors of red R, green G, and blue B are formed on the insulating layer 34 of the pixel 30. Further, a white filter 45 that transmits visible light, infrared light, and the like is formed on the insulating layer 44 of the white pixel 40.
On-chip lenses 36 and 46 having curved surfaces whose surfaces are convex upward are formed above the color filter 35 and the white filter 45.

なお、白画素40に設けられる白色フィルタ45は、可視光及び赤外光を含む全ての波長の成分を通過させるものであればよく、カラーフィルタを設けない構成や、透明なフィルタを設ける構成であってもよい。   In addition, the white filter 45 provided in the white pixel 40 should just pass the component of all the wavelengths including visible light and infrared light, and is a structure which does not provide a color filter, or a structure which provides a transparent filter. There may be.

白色フィルタ45を用いて、可視光及び赤外光を含むすべての光をセンサ部41で検知することにより、赤外光による画像、又は、赤外光と可視光とが混在して画像を得ることができる。また、各色のカラーフィルタ35を通して対応するセンサ部31で検知することで可視光によるカラー画像を得ることができる。
このため、赤外光と可視光の両方から撮像することが可能であり、感度を高くすることができる。また、赤外光と可視光との両方から撮像した画像が得られるが、両者の差分を取ることにより赤外光のみの画像が得られる。
The white filter 45 is used to detect all light including visible light and infrared light by the sensor unit 41, thereby obtaining an image by infrared light or a mixture of infrared light and visible light. be able to. Moreover, a color image by visible light can be obtained by detecting with the corresponding sensor unit 31 through the color filter 35 of each color.
For this reason, it is possible to image from both infrared light and visible light, and the sensitivity can be increased. Moreover, although the image imaged from both infrared light and visible light is obtained, the image of only infrared light is obtained by taking the difference of both.

オプティカル・カップリング層32,42は、例えば、SiNやSiONなどによって構成され、絶縁層34,44を形成する材料の屈折率とセンサ部31,41を形成する材料との屈折率との間の屈折率を有する材料によって形成される。
そして、オンチップレンズ36,46及び層内レンズ33,43によって集光された光が、絶縁層34、44を通過し、絶縁層34,44からセンサ部31,41へ光が入射する際に、絶縁層34,44の屈折率とセンサ部31,41の屈折率との差を緩和するためにオプティカル・カップリング層32,42が設けられている。
The optical coupling layers 32 and 42 are made of, for example, SiN or SiON, and have a refractive index between the refractive index of the material forming the insulating layers 34 and 44 and the refractive index of the material forming the sensor units 31 and 41. It is formed of a material having a refractive index.
Then, when the light collected by the on-chip lenses 36 and 46 and the intra-layer lenses 33 and 43 passes through the insulating layers 34 and 44 and enters the sensor units 31 and 41 from the insulating layers 34 and 44. Optical coupling layers 32 and 42 are provided to alleviate the difference between the refractive index of the insulating layers 34 and 44 and the refractive index of the sensor units 31 and 41.

上述の赤外カットフィルタ38は、例えば、Al,TiO,SiO,SiN等から選ばれた、それぞれ屈折率の異なる透明誘電体薄膜を交互に積層配置した多層膜から成り、赤外光を反射して可視光だけを透過する。
そして、この赤外カットフィルタ38は、メサ形の断面形状を有している。
The above-described infrared cut filter 38 is made of, for example, a multilayer film in which transparent dielectric thin films having different refractive indexes selected from Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiN, and the like are alternately stacked. Reflects external light and transmits only visible light.
The infrared cut filter 38 has a mesa-shaped cross-sectional shape.

また、赤外カットフィルタ38の上下と絶縁層34との間にもオプティカル・カップリング層を設けることもできる。この場合のオプティカル・カップリング層は、例えば、SiNやSiONなどによって構成され、絶縁層34,44を形成する材料の屈折率とセンサ部31,41を形成する材料との屈折率との間の屈折率を有する材料によって形成される。
赤外カットフィルタ38の上下と絶縁層34との間に、オプティカル・カップリング層を設けることにより、絶縁層34と赤外カットフィルタ38との屈折率の差を緩和することができる。
An optical coupling layer can also be provided between the upper and lower sides of the infrared cut filter 38 and the insulating layer 34. In this case, the optical coupling layer is made of, for example, SiN or SiON, and has a refractive index between the refractive index of the material forming the insulating layers 34 and 44 and the refractive index of the material forming the sensor units 31 and 41. It is formed of a material having a refractive index.
By providing an optical coupling layer between the upper and lower sides of the infrared cut filter 38 and the insulating layer 34, the difference in refractive index between the insulating layer 34 and the infrared cut filter 38 can be reduced.

赤外カットフィルタ38の側面に設けられた遮光層37は、可視光域における高い反射率を有する金属又は高い吸収率を有する金属が、1層又は2層以上積層して形成される。
遮光層37には、使用する状況、及び、要求される反射率又は吸収率に応じて、多様な種類の金属を使用することができる。
また、赤外カットフィルタ38の側面と遮光層37との間に、Ti,Cr等の薄膜を形成することにより、赤外カットフィルタ38の側面及び遮光層37との界面を保護するための保護膜を形成することもできる。
The light shielding layer 37 provided on the side surface of the infrared cut filter 38 is formed by laminating one or more layers of a metal having a high reflectance in the visible light region or a metal having a high absorption rate.
Various kinds of metals can be used for the light shielding layer 37 according to the use situation and the required reflectance or absorption rate.
Further, by forming a thin film of Ti, Cr or the like between the side surface of the infrared cut filter 38 and the light shielding layer 37, protection for protecting the side surface of the infrared cut filter 38 and the interface with the light shielding layer 37. A film can also be formed.

可視光域において高い反射率を有する金属としては、例えば、Ag,Rh,Pt,Mg,Al,Cu,Au等の金属を使用することができる。
赤外カットフィルタ38の側面に、高い反射率を持つ金属によって遮光層37を形成する。これにより、カラー画素30のオンチップレンズ36から、カラーフィルタ35を通過した光線52が、絶縁層34を介して隣接する白画素40へ漏れ込む場合においても、遮光層37に反射される。このため、光線52を元のカラー画素30内のセンサ部31に到達させることができる。
また、隣接する白画素40へ入射した光線53が、オンチップレンズ46を通り、カラー画素30側へ漏れ込んだ場合に、遮光層37で反射させる。これにより、光線53を元の白画素40内のセンサ部41へ到達させることができる。
As a metal having a high reflectance in the visible light region, for example, a metal such as Ag, Rh, Pt, Mg, Al, Cu, or Au can be used.
A light shielding layer 37 is formed on the side surface of the infrared cut filter 38 with a metal having a high reflectance. Thus, even when the light beam 52 that has passed through the color filter 35 from the on-chip lens 36 of the color pixel 30 leaks into the adjacent white pixel 40 through the insulating layer 34, it is reflected by the light shielding layer 37. Therefore, the light beam 52 can reach the sensor unit 31 in the original color pixel 30.
Further, when the light beam 53 incident on the adjacent white pixel 40 passes through the on-chip lens 46 and leaks to the color pixel 30 side, it is reflected by the light shielding layer 37. Thereby, the light beam 53 can reach the sensor unit 41 in the original white pixel 40.

このとき、赤外カットフィルタ38の側面は、センサ部31に対して垂直か、若しくは、図4に示したように、赤外カットフィルタ38が、光の入射側が狭く、センサ部31側が広いメサ形の形状であり、側面が垂直よりもやや傾いた形状である。そして、遮光層37がこの側面に沿って形成されている。
赤外カットフィルタ38の側面を垂直よりやや傾いた形状、例えば7度程度傾けた側面に、遮光層37を形成することにより、隣接する白画素40から漏れ込む光線53が元の白画素40内のセンサ部41に到達しやすい。また、カラー画素30内から隣接する白画素40に漏れる光線52が、遮光層37に反射して、センサ部31に到達しやすくなる。
At this time, the side surface of the infrared cut filter 38 is perpendicular to the sensor unit 31 or, as shown in FIG. 4, the infrared cut filter 38 has a narrow mesa on the light incident side and a wide mesa side on the sensor unit 31 side. The shape of the shape is such that the side surface is slightly inclined from the vertical. A light shielding layer 37 is formed along this side surface.
The light shielding layer 37 is formed on the side surface of the infrared cut filter 38 that is slightly inclined from the vertical direction, for example, about 7 degrees, so that the light beam 53 leaking from the adjacent white pixel 40 is contained in the original white pixel 40. It is easy to reach the sensor part 41. Further, the light beam 52 leaking from the color pixel 30 to the adjacent white pixel 40 is reflected by the light shielding layer 37 and easily reaches the sensor unit 31.

このため、遮光層37に高い反射率を有する金属を用いることにより、画素内に入射した光が隣接する画素に漏れるのを抑制し、また、隣接する画素内に入射した光が漏れ込むことを抑制することができる。これにより、入射した光を効率良くセンサ部31,41まで到達させることができ、固体撮像素子の感度を向上させることができる。
また、隣接する白画素40のセンサ部41に、カラーフィルタ35を通過した光が漏れるのを抑制できるため、混色の発生を抑制することができる。
For this reason, by using a metal having a high reflectance for the light shielding layer 37, it is possible to suppress the light incident on the pixel from leaking to the adjacent pixel, and to prevent the light incident on the adjacent pixel from leaking. Can be suppressed. Thereby, the incident light can efficiently reach the sensor units 31 and 41, and the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved.
Moreover, since it can suppress that the light which passed the color filter 35 leaks to the sensor part 41 of the adjacent white pixel 40, generation | occurrence | production of color mixing can be suppressed.

特に、画素40では、カラーフィルタ35の代わりに、可視光及び赤外光を含む全ての波長を透過する白色フィルタ45が設けられているため、この白色フィルタ45を透過する光量が多くなる。そして、この光が隣接するセンサ部31に漏れた場合に、センサ部31に到達する光量が、カラーフィルタ15を透過する光量よりも多くなる。このため、光線53が隣接するカラー画素30のセンサ部31に漏れ込んだ場合に、センサ部31に到達する光量が多く、白画素40から漏れこむ光の影響による混色は、カラーフィルタを有する画素から漏れ込む光の影響よりも大きくなる。
しかし、上述の構成を設けることにより、隣接する白画素20から漏れ込む光を遮光層37で反射することができるため、混色を抑制することができる。
In particular, since the pixel 40 is provided with a white filter 45 that transmits all wavelengths including visible light and infrared light instead of the color filter 35, the amount of light transmitted through the white filter 45 increases. And when this light leaks to the adjacent sensor part 31, the light quantity which reaches | attains the sensor part 31 becomes more than the light quantity which permeate | transmits the color filter 15. FIG. For this reason, when the light beam 53 leaks into the sensor unit 31 of the adjacent color pixel 30, a large amount of light reaches the sensor unit 31, and color mixing due to the influence of light leaking from the white pixel 40 is a pixel having a color filter. It becomes larger than the influence of light leaking from.
However, by providing the above-described configuration, light leaking from the adjacent white pixels 20 can be reflected by the light shielding layer 37, so that color mixing can be suppressed.

また、赤外カットフィルタ38の側面に形成する遮光層37として使用する金属は、可視光域の反射率が低い金属であっても、吸収率の高い金属であれば使用することができる。
これは、赤外カットフィルタの側面において、吸収率の高い遮光層37により、隣接する画素からもれる光が吸収される。このため、隣接する白画素40から漏れた光がカラー画素30のセンサ部31まで到達しなくなり、カラー画素30のセンサ部31において混色が発生しないためである。
Moreover, even if the metal used as the light shielding layer 37 formed on the side surface of the infrared cut filter 38 is a metal having a low reflectance in the visible light region, any metal having a high absorptance can be used.
This is because light leaking from adjacent pixels is absorbed by the light shielding layer 37 having a high absorption rate on the side surface of the infrared cut filter. For this reason, light leaking from the adjacent white pixel 40 does not reach the sensor unit 31 of the color pixel 30, and color mixing does not occur in the sensor unit 31 of the color pixel 30.

可視光域において高い吸収率を有する金属としては、例えば、Ta,Ti,W等の金属を使用することができる。
また、上述の高い吸収率を有する金属の代わりに、高い吸収率を有するGe,Si等の無機物を用いることもできる。
可視光域において吸収率の高い金属を使用することにより、例えばカラー画素30のオンチップレンズ36から、カラーフィルタ35を通過した光線52が、絶縁層34を介して隣接する白画素40へ漏れ込む場合においても、遮光層37に吸収されることにより白画素40のセンサ部41へ到達するのを防ぐことができる。
また、隣接する白画素40へ入射した光線53が、オンチップレンズ46を通ってカラー画素30側へ漏れ込む場合においても、遮光層37に吸収されることによりカラー画素30のセンサ部31へ到達するのを防ぐことができる。
As the metal having a high absorption rate in the visible light region, for example, a metal such as Ta, Ti, W or the like can be used.
Moreover, instead of the metal having a high absorption rate, an inorganic material such as Ge or Si having a high absorption rate can be used.
By using a metal having high absorptance in the visible light region, for example, the light beam 52 that has passed through the color filter 35 leaks from the on-chip lens 36 of the color pixel 30 into the adjacent white pixel 40 through the insulating layer 34. Even in this case, the light can be prevented from reaching the sensor unit 41 of the white pixel 40 by being absorbed by the light shielding layer 37.
Even when the light beam 53 incident on the adjacent white pixel 40 leaks to the color pixel 30 side through the on-chip lens 46, it reaches the sensor unit 31 of the color pixel 30 by being absorbed by the light shielding layer 37. Can be prevented.

赤外カットフィルタ38の厚さは、除去すべき赤外光の量や、赤外カットフィルタを構成する材質等により、任意の厚さに構成することができる。
また、遮光層37の厚さは、使用される金属材料に依存して異なるが、遮光層37に入射する光を反射又は吸収するためには、20nm以上50nm以下の厚さであることが好ましい。
遮光層37の厚さが20nm未満では、遮光層37を透過してしまう光の量が大きくなり、反射又は吸収による遮光層37の効果が低減する。また、遮光層37が50nmを超えると遮光層37が厚くなるため、デバイス全体を小型化することが困難になる。
The thickness of the infrared cut filter 38 can be set to an arbitrary thickness depending on the amount of infrared light to be removed, the material constituting the infrared cut filter, and the like.
Further, the thickness of the light shielding layer 37 varies depending on the metal material used, but in order to reflect or absorb light incident on the light shielding layer 37, the thickness is preferably 20 nm or more and 50 nm or less. .
When the thickness of the light shielding layer 37 is less than 20 nm, the amount of light that passes through the light shielding layer 37 increases, and the effect of the light shielding layer 37 due to reflection or absorption is reduced. Moreover, since the light shielding layer 37 will become thick when the light shielding layer 37 exceeds 50 nm, it becomes difficult to miniaturize the whole device.

上述のように、赤外カットフィルタ38の側面に遮光層37を形成することにより、固体撮像素子に、従来から用いられている赤外カットフィルタ38の側面を遮光層37として利用しているため、従来に比べて特別な構造を形成する必要が無く、隣接する画素に漏れ込む光による混色を抑制することができる。また、デバイスのセンサ部からオンチップレンズまでが厚くなった場合でも、遮光層37で反射又は吸収することにより、混色を抑制することができる。このため、デバイスの設計において、設計の自由度が向上する。   As described above, since the light shielding layer 37 is formed on the side surface of the infrared cut filter 38, the side surface of the infrared cut filter 38 conventionally used for the solid-state imaging device is used as the light shielding layer 37. Therefore, it is not necessary to form a special structure as compared with the conventional case, and color mixture due to light leaking into adjacent pixels can be suppressed. Further, even when the thickness from the device sensor portion to the on-chip lens is increased, color mixture can be suppressed by reflecting or absorbing the light blocking layer 37. For this reason, the degree of freedom of design is improved in device design.

なお、本実施の形態では、赤外カットフィルタ38の側面に遮光層37を用いたが、これに限られない。例えば、バンドパスフィルタのように、特定の波長を透過することができる構成であり、センサ部31の上部に絶縁層34を介して形成され、側面に遮光層37を形成することができる形状であれば、赤外カットフィルタ38と同様に用いることができる。   In the present embodiment, the light shielding layer 37 is used on the side surface of the infrared cut filter 38, but the present invention is not limited to this. For example, it has a configuration capable of transmitting a specific wavelength, such as a band-pass filter, and is formed in a shape in which a light shielding layer 37 can be formed on the side surface of the sensor unit 31 via the insulating layer 34. If there is, it can be used similarly to the infrared cut filter 38.

次に、図5A〜C、図6D〜Fを用いて、第2の実施の形態の固体撮像素子の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5C and FIGS.

まず、配線と、この配線を覆う絶縁層とを順次成膜することにより、配線層39を形成する。
その後、図5Aに示すように、CVD法などを用いてSiO等によって絶縁層34,44を、赤外カットフィルタ38を設ける高さまで形成する。
First, a wiring layer 39 is formed by sequentially forming a wiring and an insulating layer covering the wiring.
Thereafter, as shown in FIG. 5A, the insulating layers 34 and 44 are formed to a height at which the infrared cut filter 38 is provided by using SiO 2 or the like using a CVD method or the like.

次に、図5Bに示すように、絶縁層34,44上に、赤外カットフィルタ38となる誘電体薄膜、例えば、Al,TiO,SiO,SiN等の屈折率の異なる透明誘電体薄膜を交互に積層配置して、誘電体多層膜38Aを形成する。
なお、誘電体多層膜38Aの最上部の層は、絶縁層34,44と同じものを積層して形成している。これにより、以降の工程で、赤外カットフィルタ38上に形成した遮光層37Aをエッチングする際に、遮光層37Aが過剰にエッチングされた場合に、誘電体多層膜38Aの上部の絶縁層34,44がエッチングされることにより、赤外カットフィルタ38の上部がエッチングされるのを防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 5B, on the insulating layers 34 and 44, a dielectric thin film that becomes the infrared cut filter 38, for example, Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SiN, etc. Dielectric thin films are alternately stacked to form a dielectric multilayer film 38A.
The uppermost layer of the dielectric multilayer film 38A is formed by laminating the same layers as the insulating layers 34 and 44. As a result, when the light shielding layer 37A is excessively etched when the light shielding layer 37A formed on the infrared cut filter 38 is etched in the subsequent steps, the insulating layer 34, the upper part of the dielectric multilayer film 38A, By etching 44, the upper portion of the infrared cut filter 38 can be prevented from being etched.

次に、公知のエッチング方法を用いて、誘電体多層膜38Aが図5Cに示すメサ形状の赤外カットフィルタ38となるようにエッチングする。   Next, etching is performed using a known etching method so that the dielectric multilayer film 38A becomes the mesa-shaped infrared cut filter 38 shown in FIG. 5C.

次に、赤外カットフィルタ38及び絶縁層34,44の全面に、可視光域において高い反射率を有する金属、又は、吸収率を有する金属又は無機物を被覆する。これにより、図6Dに示すように、赤外カットフィルタ38及び絶縁層34,44上の全面に遮光層37Aが形成される。   Next, the entire surface of the infrared cut filter 38 and the insulating layers 34 and 44 are coated with a metal having a high reflectance in the visible light region, or a metal or an inorganic material having an absorptance. As a result, as shown in FIG. 6D, a light shielding layer 37A is formed on the entire surface of the infrared cut filter 38 and the insulating layers 34 and 44.

また、赤外カットフィルタ38及び絶縁層34,44上に遮光層37Aを成膜する前に、絶縁層34,44上にTi,Cr等の薄膜を形成し、このTi,Cr等の薄膜上に遮光層37Aを成膜することもできる。これにより、赤外カットフィルタ38の側面及び遮光層37との界面を保護するTi,Cr等からなる保護膜を、赤外カットフィルタ38の側面と遮光層37との間に形成することができる。   Further, before the light shielding layer 37A is formed on the infrared cut filter 38 and the insulating layers 34 and 44, a thin film such as Ti and Cr is formed on the insulating layers 34 and 44, and the thin film such as Ti and Cr is formed thereon. Alternatively, the light shielding layer 37A can be formed. Thereby, a protective film made of Ti, Cr or the like that protects the side surface of the infrared cut filter 38 and the interface with the light shielding layer 37 can be formed between the side surface of the infrared cut filter 38 and the light shielding layer 37. .

次に、遮光層37Aに対して、異方性エッチングを行う。これにより、図6Eに示すように、遮光層37Aのメサ形状の赤外カットフィルタ38の側壁に形成されていた部分を残してエッチングすることができ、メサ形状の側壁に遮光層37を形成することができる。   Next, anisotropic etching is performed on the light shielding layer 37A. As a result, as shown in FIG. 6E, the light shielding layer 37A can be etched leaving the portion formed on the side wall of the mesa-shaped infrared cut filter 38, and the light shielding layer 37 is formed on the mesa-shaped side wall. be able to.

次に、絶縁層34,44、赤外カットフィルタ38及び遮光層37上に、再びCVD法などを用いてSiO等による絶縁層34,44を形成する。
これにより、図6Fに示すように絶縁層34内に、赤外カットフィルタ38及び遮光層37を埋め込んだ形状を形成することができる。
Next, on the insulating layers 34 and 44, the infrared cut filter 38, and the light shielding layer 37, the insulating layers 34 and 44 made of SiO 2 or the like are formed again using the CVD method or the like.
Thereby, as shown in FIG. 6F, a shape in which the infrared cut filter 38 and the light shielding layer 37 are embedded in the insulating layer 34 can be formed.

なお、図5Cで示した赤外カットフィルタ38のエッチングの際、メサ形状の側壁の傾斜角度が大きいと、遮光層37Aを成膜した後、図6Eで示した工程で行うエッチングの際に、メサ形状の側壁に遮光層37が残らなくなる。このため、メサ形状の側壁の傾斜角度は7度程度が好ましい。   When the infrared cut filter 38 shown in FIG. 5C is etched, if the inclination angle of the mesa-shaped side wall is large, after the light shielding layer 37A is formed, the etching performed in the process shown in FIG. The light shielding layer 37 does not remain on the mesa-shaped side wall. For this reason, the inclination angle of the mesa-shaped side wall is preferably about 7 degrees.

また、遮光層37を、センサ部31に対して垂直に形成する場合には、図5Cで示した、エッチング後の赤外カットフィルタ38の形状をメサ形状ではなく、赤外カットフィルタ38の側壁が垂直になるようにエッチングを行う。これにより、遮光層37をセンサ部31に対して垂直に形成することができる。   When the light shielding layer 37 is formed perpendicular to the sensor unit 31, the shape of the infrared cut filter 38 after etching shown in FIG. 5C is not a mesa shape, but the side wall of the infrared cut filter 38. Etching is performed so that is vertical. Thereby, the light shielding layer 37 can be formed perpendicular to the sensor unit 31.

この後、公知の方法により、絶縁層34,44内に、UV−SiN膜等により層内レンズ33,43を形成する。さらに、絶縁層34,44上にRGBのいずれかのカラーフィルタ35と、白色フィルタ45を形成した後、オンチップレンズ36,46を順次形成する。
以上の方法により、第2の実施の形態の固体撮像素子を製造することができる。
Thereafter, in-layer lenses 33 and 43 are formed in the insulating layers 34 and 44 using a UV-SiN film or the like by a known method. Further, after forming one of the RGB color filters 35 and the white filter 45 on the insulating layers 34 and 44, the on-chip lenses 36 and 46 are sequentially formed.
With the above method, the solid-state imaging device of the second embodiment can be manufactured.

上述の方法によれば、従来の画素内に赤外カットフィルタ38を形成する工程と同様に、従来から半導体製造プロセスにおいて用いられている、CVD法や、ドライエッチング等、公知のエッチング工程及び薄膜の積層工程を用いて、遮光層37を形成することができる。
このため、導波路構造を製造する場合のような特別な工程を設けなくても、容易な製造プロセスによって、隣接する画素からの光を遮光層37で反射又は吸収することによって、混色を抑制する構造の固体撮像素子を製造することができる。
According to the above-described method, a known etching process and a thin film, such as a CVD method and dry etching, which are conventionally used in a semiconductor manufacturing process, as well as a process of forming an infrared cut filter 38 in a conventional pixel The light shielding layer 37 can be formed by using the laminating process.
For this reason, color mixing is suppressed by reflecting or absorbing light from adjacent pixels by the light shielding layer 37 by an easy manufacturing process without providing a special process as in the case of manufacturing a waveguide structure. A solid-state imaging device having a structure can be manufactured.

なお、第1の実施の形態の固体撮像素子において、赤外カットフィルタが外部に設けられ、可視光のみを検出する構成として、各画素に遮光層を設けてもよい。例えば、赤外カットフィルタが外部に設けられ、白画素20を設けずに、カラー画素10のみによって構成し、各カラー画素10に遮光層17が設けられている構成とすることもできる。   Note that in the solid-state imaging device of the first embodiment, an infrared cut filter may be provided outside, and a light shielding layer may be provided in each pixel as a configuration that detects only visible light. For example, an infrared cut filter may be provided outside, the white pixel 20 may not be provided, and only the color pixel 10 may be configured, and the light shielding layer 17 may be provided in each color pixel 10.

また、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の固体撮像素子において、各画素10,20,30,40内には、層内レンズ13,23,33,43を設けられている。しかし、各画素内に、層内レンズ13,23,33,43が設けられていない構成の固体撮像素子とした場合でも、第1の実施の形態及び第2の実施の形態の固体撮像素子と同様の効果を得ることができる。   Further, in the solid-state imaging devices of the first embodiment and the second embodiment, intra-layer lenses 13, 23, 33, and 43 are provided in the pixels 10, 20, 30, and 40. However, even when a solid-state imaging device having a configuration in which the intra-layer lenses 13, 23, 33, and 43 are not provided in each pixel, the solid-state imaging device of the first embodiment and the second embodiment Similar effects can be obtained.

また、第1の実施の形態及び第2に実施の形態の固体撮像素子においては、カラー画素10,30のみに遮光層17,37を設けているが、白画素20,40にもカラー画素10,30と同様に遮光層17,37を設けることができる。これにより、隣接する画素へ漏れ込む光を、遮光層17,37において反射又は吸収することによって、混色の発生を抑制することができる。   Further, in the solid-state imaging device of the first embodiment and the second embodiment, the light shielding layers 17 and 37 are provided only for the color pixels 10 and 30, but the color pixels 10 are also provided for the white pixels 20 and 40. , 30 can be provided with the light shielding layers 17, 37. As a result, the light leaking into the adjacent pixels is reflected or absorbed by the light shielding layers 17 and 37, thereby suppressing the occurrence of color mixing.

第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、可視光及び赤外光を共に透過する白色フィルタを設けた構成の固体撮像素子について説明しているが、素子の構成はこれに限られず、例えば、外部に赤外カットフィルタが設けられ、白画素に赤外光が入射しない構成や、一般的なベイヤー配列等の色配列が設けられた素子を用いることもできる。   In the first embodiment and the second embodiment, a solid-state imaging device having a configuration in which a white filter that transmits both visible light and infrared light is provided has been described. However, the configuration of the device is not limited to this. For example, an element in which an infrared cut filter is provided outside and infrared light is not incident on a white pixel or a color array such as a general Bayer array can be used.

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

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

本発明の第1の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図(断面図)である。1 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. A〜Cは、本発明の第1の実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging element according to the first embodiment of the present invention. FIGS. D〜Eは、本発明の第1の実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。D to E are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the solid-state image sensor of the 2nd Embodiment of this invention. A〜Cは、本発明の第2の実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIGS. D〜Fは、本発明の第2の実施の形態の固体撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。DF is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor of the 2nd Embodiment of this invention. 従来の固体撮像素子の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the conventional solid-state image sensor. 従来の固体撮像素子の概略構成図(断面図)である。It is a schematic block diagram (sectional drawing) of the conventional solid-state image sensor.

符号の説明Explanation of symbols

10,30,60,80 カラー画素、20,40,70,90 白画素、11,21,31,41,61,71,81,91 センサ部、12,22,32,42,62,72,82,92 オプティカル・カップリング層、13,23,33,43,63,73,83,93 層内レンズ、14,24,34,44,64,74,84,94 絶縁層、15,35,65,85 カラーフィルタ、25,45,75,95 白色フィルタ、16,26,36,46,66,76,86,96 オンチップレンズ、17,17A,37,37A 遮光層、38,88 赤外カットフィルタ、19,39,69,89 配線層、50,51,52,53,100,101,102,103 光線、38A 誘電体多層膜   10, 30, 60, 80 Color pixel, 20, 40, 70, 90 White pixel, 11, 21, 31, 41, 61, 71, 81, 91 Sensor unit, 12, 22, 32, 42, 62, 72, 82, 92 Optical coupling layer, 13, 23, 33, 43, 63, 73, 83, 93 In-layer lens, 14, 24, 34, 44, 64, 74, 84, 94 Insulating layer, 15, 35, 65,85 Color filter, 25, 45, 75, 95 White filter, 16, 26, 36, 46, 66, 76, 86, 96 On-chip lens, 17, 17A, 37, 37A Light shielding layer, 38, 88 Infrared Cut filter, 19, 39, 69, 89 Wiring layer, 50, 51, 52, 53, 100, 101, 102, 103 Ray, 38A Dielectric multilayer

Claims (11)

光電変換がなされるセンサ部と、前記センサ部に対応するカラーフィルタと、遮光層とからなる画素を有し、
前記遮光層が、前記センサ部と前記カラーフィルタとの間の前記画素内に設けられ、画素分離部に沿って、前記センサ部に対して垂直、又は、略垂直に形成されていることを特徴とする固体撮像素子。
It has a pixel composed of a sensor unit that performs photoelectric conversion, a color filter corresponding to the sensor unit, and a light shielding layer,
The light shielding layer is provided in the pixel between the sensor unit and the color filter, and is formed perpendicular to or substantially perpendicular to the sensor unit along the pixel separation unit. A solid-state imaging device.
前記遮光層が金属で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light shielding layer is made of metal. 前記金属が、Ag,Rh,Pt,Mg,Al,Cu,Auから選ばれる少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the metal includes at least one selected from Ag, Rh, Pt, Mg, Al, Cu, and Au. 前記遮光層が、W,Ti,Taから選ばれる少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the light shielding layer includes at least one selected from W, Ti, and Ta. 前記遮光層が金属以外の無機物で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light shielding layer is formed of an inorganic material other than metal. 前記遮光層が、Si,Geから選ばれる少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the light shielding layer includes at least one selected from Si and Ge. 前記画素内に、赤外カットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an infrared cut filter is provided in the pixel. 前記赤外カットフィルタの側壁に前記遮光層が形成されていることを特徴とする請求項7に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the light shielding layer is formed on a side wall of the infrared cut filter. 前記赤外カットフィルタがメサ形状であることを特徴とする請求項7に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the infrared cut filter has a mesa shape. 前記赤外カットフィルタの側壁と、前記遮光層との間に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 8, wherein a protective film is formed between a side wall of the infrared cut filter and the light shielding layer. 前記保護膜が、Ti,Crから選ばれる少なくとも1種類以上を含むことを特徴とする請求項10に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 10, wherein the protective film includes at least one selected from Ti and Cr.
JP2006296520A 2006-10-31 2006-10-31 Solid-state image sensor Pending JP2008112944A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006296520A JP2008112944A (en) 2006-10-31 2006-10-31 Solid-state image sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006296520A JP2008112944A (en) 2006-10-31 2006-10-31 Solid-state image sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008112944A true JP2008112944A (en) 2008-05-15

Family

ID=39445286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006296520A Pending JP2008112944A (en) 2006-10-31 2006-10-31 Solid-state image sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008112944A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010109295A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Sony Corp Solid state imaging apparatus, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
JP2010134353A (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Fujifilm Corp Method for producing color filter and solid-state imaging apparatus
US8339488B2 (en) 2009-06-02 2012-12-25 Sony Corporation Solid-state image pickup device having laminated color filters, manufacturing method thereof, and electronic apparatus incorporating same
US8835981B2 (en) 2012-06-29 2014-09-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state image sensor
JP2015159322A (en) * 2009-10-01 2015-09-03 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
JPWO2015037082A1 (en) * 2013-09-11 2017-03-02 パイオニア株式会社 Light emitting device
US11332409B2 (en) 2018-11-30 2022-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Optical apparatus and equipment

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359363A (en) * 2001-05-30 2002-12-13 Sony Corp Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
JP2005005471A (en) * 2003-06-11 2005-01-06 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2005333131A (en) * 2004-05-17 2005-12-02 Samsung Electronics Co Ltd CMOS image sensor and manufacturing method thereof
JP2006060250A (en) * 2005-10-20 2006-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2006080457A (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2006128383A (en) * 2004-10-28 2006-05-18 Canon Inc Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2007095792A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Canon Inc Imaging device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002359363A (en) * 2001-05-30 2002-12-13 Sony Corp Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
JP2005005471A (en) * 2003-06-11 2005-01-06 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2005333131A (en) * 2004-05-17 2005-12-02 Samsung Electronics Co Ltd CMOS image sensor and manufacturing method thereof
JP2006080457A (en) * 2004-09-13 2006-03-23 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2006128383A (en) * 2004-10-28 2006-05-18 Canon Inc Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2007095792A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Canon Inc Imaging device
JP2006060250A (en) * 2005-10-20 2006-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid-state imaging device and manufacturing method thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010109295A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Sony Corp Solid state imaging apparatus, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
CN101728407A (en) * 2008-10-31 2010-06-09 索尼株式会社 Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and electronic apparatus
JP2010134353A (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Fujifilm Corp Method for producing color filter and solid-state imaging apparatus
US8339488B2 (en) 2009-06-02 2012-12-25 Sony Corporation Solid-state image pickup device having laminated color filters, manufacturing method thereof, and electronic apparatus incorporating same
JP2015159322A (en) * 2009-10-01 2015-09-03 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
US8835981B2 (en) 2012-06-29 2014-09-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state image sensor
JPWO2015037082A1 (en) * 2013-09-11 2017-03-02 パイオニア株式会社 Light emitting device
US11332409B2 (en) 2018-11-30 2022-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Optical apparatus and equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8941200B2 (en) Solid-state imaging device
KR100874954B1 (en) Rear receiving image sensor
JP4826111B2 (en) Solid-state imaging device, manufacturing method of solid-state imaging device, and image photographing apparatus
US20080283728A1 (en) Solid-state image pickup device and a method of manufacturing the same, and image pickup apparatus
CN110069971A (en) Electronic device
JP4193870B2 (en) Solid-state imaging device, imaging device
JP2019024262A (en) Solid-state image sensor and imaging apparatus
JP2008192951A (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
KR20130016075A (en) Solid state imaging device and method for manufacturing the same
JP2014232761A (en) Solid-state imaging device
US20150244958A1 (en) Solid-state imaging device
JP2007318002A (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
TW202310378A (en) Photodetector, manufacturing method for photodetector, and electronic device
JP2007220832A (en) Solid-state imaging device and camera
JP2008108918A (en) Solid-state image sensor
JP2010062417A (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
JP2008112944A (en) Solid-state image sensor
JP2012204387A (en) Solid state imaging device and manufacturing method of the same
JP4435606B2 (en) Solid-state imaging device and camera
JP5282797B2 (en) Solid-state imaging device, manufacturing method of solid-state imaging device, and image photographing apparatus
JP2008305873A (en) Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic information device
US20250072141A1 (en) Imaging device
JP2008060323A (en) Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and camera
JP4997794B2 (en) Solid-state image sensor
JP2011061134A (en) Semiconductor image sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091015

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120717

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121113