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JPWO2020066127A1 - Solid-state image sensor - Google Patents

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JPWO2020066127A1
JPWO2020066127A1 JP2020547955A JP2020547955A JPWO2020066127A1 JP WO2020066127 A1 JPWO2020066127 A1 JP WO2020066127A1 JP 2020547955 A JP2020547955 A JP 2020547955A JP 2020547955 A JP2020547955 A JP 2020547955A JP WO2020066127 A1 JPWO2020066127 A1 JP WO2020066127A1
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Abstract

入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部に前記入射光を集めるマイクロレンズと、前記マイクロレンズ上の、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物より形成された硬化膜とを有する固体撮像素子。 A photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light, a microlens that collects the incident light in the photoelectric conversion unit, a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring on the microlens, and a radiation-sensitive compound. A solid-state image sensor having a cured film formed from a radiation-sensitive composition containing (B).

Description

本発明は、固体撮像素子に関する。 The present invention relates to a solid-state image sensor.

デジタルカメラ等の撮像装置には、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサおよびCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像素子が搭載されている。固体撮像素子は、人間の目で認識可能な可視光から、それよりも波長の長い赤外光領域まで、非常に広域の波長感度を有している。 An image sensor such as a digital camera is equipped with a solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The solid-state image sensor has a very wide wavelength sensitivity from visible light that can be recognized by the human eye to an infrared light region having a longer wavelength.

固体撮像素子は、マイクロレンズを有する。固体撮像素子の高解像度化に伴い、光電変換部への受光量が低下するという問題がある。その原因は、入射光を集めるマイクロレンズ表面で入射光が反射され、光電変換部への受光量が減少することにある。この問題に対して、例えば、特許文献1には、マイクロレンズの表面にアクリル樹脂またはフッ素系アクリル樹脂からなる層を設けることが記載されている。 The solid-state image sensor has a microlens. As the resolution of the solid-state image sensor increases, there is a problem that the amount of light received by the photoelectric conversion unit decreases. The cause is that the incident light is reflected on the surface of the microlens that collects the incident light, and the amount of light received by the photoelectric conversion unit is reduced. To solve this problem, for example, Patent Document 1 describes that a layer made of an acrylic resin or a fluorine-based acrylic resin is provided on the surface of a microlens.

特開2007−053153号公報JP-A-2007-053153

特許文献1に記載の構成では、アクリル樹脂またはフッ素系アクリル樹脂からなる層の耐熱性が低いため、高温環境下において前記層の透明性が低下する傾向にある。 In the configuration described in Patent Document 1, since the heat resistance of the layer made of an acrylic resin or a fluorine-based acrylic resin is low, the transparency of the layer tends to decrease in a high temperature environment.

本発明の課題は、マイクロレンズ上に耐熱透明性に優れた層を有する固体撮像素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a solid-state image sensor having a layer having excellent heat resistance and transparency on a microlens.

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、以下の構成を有する固体撮像素子により前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted diligent studies to solve the above problems. As a result, they have found that the above-mentioned problems can be solved by a solid-state image sensor having the following configuration, and have completed the present invention.

本発明は、例えば以下の[1]〜[9]に関する。 The present invention relates to, for example, the following [1] to [9].

[1]入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部に前記入射光を集めるマイクロレンズと、前記マイクロレンズ上の、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物より形成された硬化膜とを有する固体撮像素子。 [1] Feeling of a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light, a microlens that collects the incident light in the photoelectric conversion unit, and a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring on the microlens. A solid-state image sensor having a cured film formed of a radiation-sensitive composition containing a radioactive compound (B).

[2]ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)が、同一のまたは異なる重合体中に、芳香環と当該芳香環に直接結合したアルコキシシリル基とを含む構造単位(I)、および酸性基を含む構造単位(II)を有する重合体成分(a)である前記[1]に記載の固体撮像素子。 [2] A structural unit (I) in which a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring contains an aromatic ring and an alkoxysilyl group directly bonded to the aromatic ring in the same or different polymer, and an acidic group. The solid-state imaging device according to the above [1], which is a polymer component (a) having a structural unit (II) containing.

[3]前記重合体成分(a)が、前記構造単位(I)および前記構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を有する重合体と同一のまたは異なる重合体中に、架橋性基を含む構造単位(III)をさらに有する前記[2]に記載の固体撮像素子。 [3] Crosslinkability in a polymer in which the polymer component (a) is the same as or different from a polymer having at least one structural unit selected from the structural unit (I) and the structural unit (II). The solid-state imaging device according to the above [2], which further has a structural unit (III) including a group.

[4]前記構造単位(I)が、置換又は非置換の、ベンゼン環、ナフタレン環またはアントラセン環と、当該環に直接結合した−SiR3で表される基(前記Rは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、またはアルコキシ基であり;但し、前記Rの少なくとも1つは、アルコキシ基である)とを含む構造単位である前記[2]または[3]に記載の固体撮像素子。[4] The structural unit (I) is a substituted or unsubstituted benzene ring, a naphthalene ring or an anthracene ring, and a group represented by −SiR 3 directly bonded to the ring (the R is independently hydrogen). [2] or [3], which is a structural unit containing an atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group; however, at least one of the R is an alkoxy group). The solid-state imaging device according to.

[5]前記感放射線性化合物(B)が、感放射線性酸発生剤および感放射線性塩基発生剤から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む前記[1]〜[4]のいずれかに記載の固体撮像素子。 [5] The above-mentioned [1] to [4], wherein the radiation-sensitive compound (B) contains at least one compound selected from a radiation-sensitive acid generator and a radiation-sensitive base generator. Solid-state image sensor.

[6]前記[1]〜[5]のいずれかに記載の固体撮像素子を有する電子機器。 [6] An electronic device having the solid-state image sensor according to any one of the above [1] to [5].

[7]医療用またはヘルスケア用カメラである前記[6]に記載の電子機器。 [7] The electronic device according to the above [6], which is a medical or healthcare camera.

[8]固体撮像素子に含まれるマイクロレンズを被覆する硬化膜を形成するための、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と、感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物。 [8] A radiation-sensitive composition containing a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring and a radiation-sensitive compound (B) for forming a cured film for coating a microlens contained in a solid-state image sensor. thing.

[9]入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部に前記入射光を集めるマイクロレンズと、前記マイクロレンズ上の硬化膜とを有する固体撮像素子の製造方法であり、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物の塗膜を少なくとも前記マイクロレンズ上に形成する工程、前記塗膜の一部に放射線を照射する工程、放射線照射後の前記塗膜を現像し、所望の箇所以外に形成された前記塗膜を除去する工程、および現像後の前記塗膜を加熱することで、前記マイクロレンズ上に前記硬化膜を形成する工程を有する、固体撮像素子の製造方法。 [9] A method for manufacturing a solid-state imaging device having a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light, a microlens that collects the incident light in the photoelectric conversion unit, and a cured film on the microlens. A step of forming a coating film of a radiation-sensitive composition containing a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring and a radiation-sensitive compound (B) on at least the microlens, and radiation on a part of the coating film. By developing the coating film after irradiation and removing the coating film formed on a portion other than a desired portion, and heating the developed coating film on the microlens. A method for manufacturing a solid-state imaging device, which comprises a step of forming the cured film.

本発明によれば、マイクロレンズ上に耐熱透明性に優れた層を有する固体撮像素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state image sensor having a layer having excellent heat resistance and transparency on a microlens.

図1に、本発明の固体撮像素子の一実施形態を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the solid-state image sensor of the present invention.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

[固体撮像素子]
本発明の固体撮像素子は、
入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、
前記光電変換部に前記入射光を集める(すなわち集光する)マイクロレンズと、
前記マイクロレンズ上の、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物より形成された硬化膜と
を有する。
[Solid image sensor]
The solid-state image sensor of the present invention
A photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light,
A microlens that collects (that is, collects) the incident light on the photoelectric conversion unit,
It has a cured film formed of a radiation-sensitive composition containing a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring and a radiation-sensitive compound (B) on the microlens.

<半導体基板>
本発明の固体撮像素子は、通常、光電変換部を含む半導体基板を有する。ここで、固体撮像素子の各画素が、前記光電変換部を通常有する。半導体基板は、例えば、p型の半導体領域に対して、n型の半導体領域を画素ごとに有し、すなわちpn接合型のフォトダイオードを画素ごとに有する。フォトダイオードは、入射光に応じて光電変換を行う光電変換部である。入射光は、例えば、可視光、赤外光、紫外光、X線である。
<Semiconductor substrate>
The solid-state image sensor of the present invention usually has a semiconductor substrate including a photoelectric conversion unit. Here, each pixel of the solid-state image sensor usually has the photoelectric conversion unit. The semiconductor substrate has, for example, an n-type semiconductor region for each pixel with respect to the p-type semiconductor region, that is, a pn junction type photodiode for each pixel. A photodiode is a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light. The incident light is, for example, visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray.

一実施態様では、半導体基板の上面、すなわちマイクロレンズ形成面が光入射面となり、半導体基板の下面には、光電変換部に蓄積された電荷を読み出す画素トランジスタと、メタル配線および層間絶縁膜からなるメタル配線層とが形成されている。 In one embodiment, the upper surface of the semiconductor substrate, that is, the microlens forming surface is the light incident surface, and the lower surface of the semiconductor substrate is composed of a pixel transistor that reads out the charges accumulated in the photoelectric conversion unit, metal wiring, and an interlayer insulating film. A metal wiring layer is formed.

<マイクロレンズ>
マイクロレンズは、入射光を集めて光電変換部に入射させる。マイクロレンズの構成材料として、入射光を透過させる透明性があれば特に限定されないが、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、これらの共重合系樹脂等の有機樹脂材料;SiO2(二酸化ケイ素)、SiNx(窒化ケイ素)等の無機材料が挙げられる。
<Micro lens>
The microlens collects the incident light and causes it to enter the photoelectric conversion unit. The constituent material of the microlens is not particularly limited as long as it has transparency to transmit incident light, but for example, acrylic resin, styrene resin, polyester resin, polyimide resin, polyamide resin, novolak resin, epoxy resin, urethane resin, and melamine resin. , Urea resin, phenol resin, organic resin materials such as these copolymer resins; inorganic materials such as SiO 2 (silicon dioxide) and SiN x (silicon nitride).

マイクロレンズの最大高さは、通常は0.1〜6μm、好ましくは0.1〜3μmである。マイクロレンズの直径は、通常は0.1〜50μm、好ましくは0.1〜5μmである。マイクロレンズの直径が小さい場合には反射光の影響が通常大きくなるが、本発明の固体撮像素子はマイクロレンズ上に前記硬化膜を有することから、反射光の発生が抑制されている。 The maximum height of the microlens is usually 0.1 to 6 μm, preferably 0.1 to 3 μm. The diameter of the microlens is usually 0.1 to 50 μm, preferably 0.1 to 5 μm. When the diameter of the microlens is small, the influence of the reflected light is usually large, but since the solid-state image sensor of the present invention has the cured film on the microlens, the generation of the reflected light is suppressed.

マイクロレンズの波長589nmにおける屈折率は、通常は1.4〜2.5、好ましくは1.4〜2.0である。 The refractive index of the microlens at a wavelength of 589 nm is usually 1.4 to 2.5, preferably 1.4 to 2.0.

本発明の固体撮像素子は、通常、複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイを有する。マイクロレンズアレイでは、個々のマイクロレンズの位置が各画素の位置に対応している。それぞれ対応する各画素(具体的には、各光電変換部)が、各マイクロレンズで集光された入射光を受光する。 The solid-state image sensor of the present invention usually has a microlens array composed of a plurality of microlenses. In the microlens array, the position of each microlens corresponds to the position of each pixel. Each corresponding pixel (specifically, each photoelectric conversion unit) receives the incident light collected by each microlens.

<硬化膜>
本発明の固体撮像素子は、前記マイクロレンズ上に形成された硬化膜を有する。
<Cured film>
The solid-state image sensor of the present invention has a cured film formed on the microlens.

本明細書において「部材1上の部材2」や「部材1上に形成された部材2」等の表現には、部材1に部材2が接する場合と、部材1に部材2が接しないがその上方に位置する場合とが含まれる。 In the present specification, the expressions such as "member 2 on member 1" and "member 2 formed on member 1" are used when the member 2 is in contact with the member 1 and when the member 2 is not in contact with the member 1. This includes cases where it is located above.

前記硬化膜は、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含む感放射線性組成物より形成される。前記硬化膜は、マイクロレンズ表面の入射光反射を防止する反射防止層として機能する。したがって、本発明では、マイクロレンズ上に硬化膜を設けることにより、光電変換部への受光量を高めることができる。感放射線性組成物と硬化膜の形成条件との詳細は後述する。 The cured film is formed of a radiation-sensitive composition containing a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring and a radiation-sensitive compound (B). The cured film functions as an antireflection layer that prevents reflection of incident light on the surface of the microlens. Therefore, in the present invention, the amount of light received by the photoelectric conversion unit can be increased by providing the cured film on the microlens. Details of the radiation-sensitive composition and the conditions for forming the cured film will be described later.

前記硬化膜は、マイクロレンズの凹凸を隠す、すなわちマイクロレンズを被覆する平坦化膜であることが好ましい。前記硬化膜は、マイクロレンズの凹凸側表面に形成された平坦化膜、特に単層の平坦化膜であることが好ましい。このような平坦化膜は、製造コストおよび反射光抑制の点で優れている。 The cured film is preferably a flattening film that hides the unevenness of the microlens, that is, covers the microlens. The cured film is preferably a flattening film formed on the uneven surface of the microlens, particularly a single-layer flattening film. Such a flattening film is excellent in terms of manufacturing cost and suppression of reflected light.

前記硬化膜の厚さは、マイクロレンズが硬化膜により被覆されれば特に限定されないが、通常は1〜10μm、好ましくは1〜5μmである。なお、硬化膜の厚さは、マイクロレンズ形成面からの高さを指すものとする。 The thickness of the cured film is not particularly limited as long as the microlens is covered with the cured film, but is usually 1 to 10 μm, preferably 1 to 5 μm. The thickness of the cured film refers to the height from the microlens forming surface.

前記硬化膜の波長589nmにおける屈折率は、通常は1.3〜2.4、好ましくは1.3〜1.9である。マイクロレンズと、マイクロレンズ上に積層される硬化膜との前記屈折率の差の絶対値は、光反射を抑制する観点から、通常は0.1〜1.0、好ましくは0.1〜0.5である。 The refractive index of the cured film at a wavelength of 589 nm is usually 1.3 to 2.4, preferably 1.3 to 1.9. The absolute value of the difference in refractive index between the microlens and the cured film laminated on the microlens is usually 0.1 to 1.0, preferably 0.1 to 0 from the viewpoint of suppressing light reflection. It is .5.

<その他の部材>
本発明の固体撮像素子は、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間にカラーフィルタをさらに有することができる。この場合、カラーフィルタ上に、マイクロレンズが形成されている。カラーフィルタにおける各色の配置は、特に限定されず、任意である。光電変換部の各々に対応した、複数色のカラーフィルタを採用することができる。
<Other parts>
The solid-state image sensor of the present invention may further have a color filter between the photoelectric conversion unit and the microlens. In this case, a microlens is formed on the color filter. The arrangement of each color in the color filter is not particularly limited and is arbitrary. A plurality of color color filters corresponding to each of the photoelectric conversion units can be adopted.

本発明の固体撮像素子は、光電変換部を含む半導体基板の光入射面である上面全面に反射防止膜を有することができる。反射防止膜は、例えば、ハフニウム酸化膜とシリコン酸化膜との2層構造を有する。 The solid-state image sensor of the present invention can have an antireflection film on the entire upper surface of the semiconductor substrate including the photoelectric conversion unit, which is the light incident surface. The antireflection film has, for example, a two-layer structure of a hafnium oxide film and a silicon oxide film.

本発明の固体撮像素子は、光電変換部を含む半導体基板の上面、一実施態様では反射防止膜の上面において、画素同士の境界部分に遮光部が形成されていてもよい。遮光部は、例えば、アルミニウム、タングステン、銅等の金属材料から形成されている。画素間に遮光部を配置することにより、隣接画素への光入射による光学混色を低減することができる。反射防止膜および遮光部の上面には、反射防止膜および遮光部を被覆する平坦化膜が形成されていてもよい。 In the solid-state image sensor of the present invention, a light-shielding portion may be formed at a boundary portion between pixels on the upper surface of a semiconductor substrate including a photoelectric conversion portion, or, in one embodiment, the upper surface of an antireflection film. The light-shielding portion is formed of, for example, a metal material such as aluminum, tungsten, or copper. By arranging a light-shielding portion between the pixels, it is possible to reduce optical color mixing due to light incident on adjacent pixels. A flattening film that covers the antireflection film and the light-shielding portion may be formed on the upper surface of the antireflection film and the light-shielding portion.

図1に、本発明の固体撮像素子の一実施形態を示す。固体撮像素子1は、光電変換部2を含む半導体基板10と、半導体基板10上に形成された反射防止膜12と、反射防止膜12上に形成された遮光部14と、反射防止膜12および遮光部14上に形成され、これらを平坦化する平坦化膜16と、平坦化膜16上に形成されたカラーフィルタ18と、カラーフィルタ18上に形成されたマイクロレンズ20と、マイクロレンズ20上に形成された硬化膜30とを有する。 FIG. 1 shows an embodiment of the solid-state image sensor of the present invention. The solid-state image sensor 1 includes a semiconductor substrate 10 including a photoelectric conversion unit 2, an antireflection film 12 formed on the semiconductor substrate 10, a light-shielding portion 14 formed on the antireflection film 12, an antireflection film 12, and an antireflection film 12. A flattening film 16 formed on the light-shielding portion 14 and flattening them, a color filter 18 formed on the flattening film 16, a microlens 20 formed on the color filter 18, and a microlens 20. It has a cured film 30 formed on the surface.

本発明の固体撮像素子は、具体的には、CMOSイメージセンサ、CCDイメージセンサ等であることができる。CMOSイメージセンサとしては、表面照射型と裏面照射型のいずれのタイプであってもよいが、高感度な裏面照射型CMOSイメージセンサが好ましい。裏面照射型は、光の入射側にはメタル配線層が無く、入射光を効率よく光電変換部に取り込むことができるため、感度特性に優れる。 Specifically, the solid-state image sensor of the present invention can be a CMOS image sensor, a CCD image sensor, or the like. The CMOS image sensor may be either a front-illuminated type or a back-illuminated type, but a back-illuminated CMOS image sensor with high sensitivity is preferable. The back-illuminated type has excellent sensitivity characteristics because there is no metal wiring layer on the incident side of the light and the incident light can be efficiently taken into the photoelectric conversion unit.

[感放射線性組成物]
本発明の感放射線性組成物(以下「本発明の組成物」ともいう)は、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する。本発明の組成物を用いることにより、マイクロレンズ上に透明な硬化膜を形成することができる。
[Radiation-sensitive composition]
The radiation-sensitive composition of the present invention (hereinafter, also referred to as “composition of the present invention”) contains a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring, and a radiation-sensitive compound (B). By using the composition of the present invention, a transparent cured film can be formed on the microlens.

<樹脂(A)>
樹脂(A)は、ケイ素原子および芳香環を含み、好ましくは酸性基および/または架橋性基をさらに含む。
<Resin (A)>
The resin (A) contains a silicon atom and an aromatic ring, preferably further containing an acidic group and / or a crosslinkable group.

樹脂(A)は、アルコキシシリル基を有することが好ましい。アルコキシシリル基としては、後述する−SiR3で表される基が好ましい。芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられ、ベンゼン環およびナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。酸性基としては、後述する《構造単位(II)》欄に記載した酸性基が挙げられる。架橋性基としては、後述する《構造単位(III)》欄に記載した架橋性基が挙げられる。The resin (A) preferably has an alkoxysilyl group. As the alkoxysilyl group, a group represented by −SiR 3 described later is preferable. Examples of the aromatic ring include a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring, and a benzene ring and a naphthalene ring are preferable, and a benzene ring is more preferable. Examples of the acidic group include the acidic groups described in the << Structural Unit (II) >> column described later. Examples of the crosslinkable group include the crosslinkable group described in the << Structural Unit (III) >> column described later.

樹脂(A)は、同一のまたは異なる重合体中に、芳香環と当該芳香環に直接結合したアルコキシシリル基とを含む構造単位(I)、および酸性基を含む構造単位(II)を有する重合体成分(a)であることが好ましい。構造単位(I)および(II)は、それぞれ、同一の重合体に含まれていてもよく、異なる重合体に含まれていてもよい。 The resin (A) has a weight having a structural unit (I) containing an aromatic ring and an alkoxysilyl group directly bonded to the aromatic ring and a structural unit (II) containing an acidic group in the same or different polymer. It is preferably the coalesced component (a). The structural units (I) and (II) may be contained in the same polymer or different polymers, respectively.

《構造単位(I)》
構造単位(I)は、芳香環と、当該芳香環に直接結合したアルコキシシリル基とを含む。芳香環に直接結合したアルコキシシリル基とは、アルコキシシリル基におけるケイ素原子が芳香環の環炭素原子に結合していることを意味する。構造単位(I)により、得られる硬化膜の耐熱透明性を高めることができる。
<< Structural unit (I) >>
The structural unit (I) includes an aromatic ring and an alkoxysilyl group directly bonded to the aromatic ring. The alkoxysilyl group directly bonded to the aromatic ring means that the silicon atom in the alkoxysilyl group is bonded to the ring carbon atom of the aromatic ring. The structural unit (I) can enhance the heat-resistant transparency of the obtained cured film.

構造単位(I)は、1種の構造単位であっても、複数種の構造単位であってもよい。 The structural unit (I) may be one type of structural unit or a plurality of types of structural units.

アルコキシシリル基は、−SiR3で表される基が好ましい。前記Rは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、またはアルコキシ基である。但し、前記Rの少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つ、より好ましくは3つ全てが、アルコキシ基である。The alkoxysilyl group is preferably a group represented by −SiR 3. The R is independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group. However, at least one, preferably at least two, and more preferably all three of the R's are alkoxy groups.

アルコキシシリル基が直接結合した芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環が挙げられ、ベンゼン環およびナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。 Examples of the aromatic ring to which the alkoxysilyl group is directly bonded include a benzene ring, a naphthalene ring, and an anthracene ring, and a benzene ring and a naphthalene ring are preferable, and a benzene ring is more preferable.

前記芳香環には、前述したアルコキシシリル基以外の置換基が結合していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基が挙げられる。置換基は1種であっても2種以上であってもよく、ひとつでも複数であってもよい。 Substituents other than the above-mentioned alkoxysilyl group may be bonded to the aromatic ring. Examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, and an alkoxy group. The substituent may be one type or two or more types, and may be one type or a plurality of types.

以下、前記Rおよび置換基における各基を説明する。アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜12、より好ましくは1〜6、さらに好ましくは1〜3である。アリール基の炭素数は、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜10である。アルコキシ基の炭素数は、好ましくは1〜6、より好ましくは1〜3である。 Hereinafter, each group in the R and the substituent will be described. The alkyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms. The aryl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms. The alkoxy group has preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.

−SiR3で表される基としては、具体的には、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリプロポキシシリル基、ジメトキシヒドロキシシリル基、ジメトキシメチルシリル基、ジエトキシエチルシリル基、メトキシジメチルシリル基が好ましい。Specific examples of the group represented by −SiR 3 include a trimethoxysilyl group, a triethoxysilyl group, a tripropoxysilyl group, a dimethoxyhydroxysilyl group, a dimethoxymethylsilyl group, a diethoxyethylsilyl group, and a methoxydimethylsilyl group. Groups are preferred.

構造単位(I)としては、例えば、式(1)で表される構造単位が挙げられる。 Examples of the structural unit (I) include a structural unit represented by the formula (1).

Figure 2020066127
式(1)中、RAは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、シアノ基またはトリフルオロメチル基であり、好ましくは水素原子またはメチル基である。R1は、前述した、アルコキシシリル基が直接結合した芳香環であり、Xに前記芳香環が結合している。Xは、単結合または2価の有機基である。
Figure 2020066127
In the formula (1), RA is a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, a cyano group or a trifluoromethyl group, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group. R 1 is the above-mentioned aromatic ring in which the alkoxysilyl group is directly bonded, and the aromatic ring is bonded to X. X is a single bond or divalent organic group.

2価の有機基としては、例えば、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基等の2価の炭化水素基;エステル結合(−COO−)、前記2価の炭化水素基とオキシ基(−O−)とが結合してなる基、これらの基を組み合わせた基が挙げられる。 Examples of the divalent organic group include a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and a divalent hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms. A divalent hydrocarbon group such as an aromatic hydrocarbon group; an ester bond (-COO-), a group formed by bonding the divalent hydrocarbon group and an oxy group (-O-), and a combination of these groups. The group can be mentioned.

Xとしては、単結合および−COO−*(*は、R1中の芳香環との結合位置を示す)が好ましく、単結合がより好ましい。As X, a single bond and -COO- * (* indicates a bond position with an aromatic ring in R 1 ) are preferable, and a single bond is more preferable.

構造単位(I)としては、例えば、式(I−1)〜(I−20)で表される構造単位が挙げられる。 Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the formulas (I-1) to (I-20).

Figure 2020066127
式(I−1)〜(I−20)中、RAは、式(1)中のRAと同義である。
Figure 2020066127
In formulas (I-1) to (I-20), RA is synonymous with RA in formula (1).

《構造単位(II)》
構造単位(II)は、酸性基を有する。例えば、重合体成分(a)は、構造単位(I)を有する重合体と同一のまたは異なる重合体中に、構造単位(II)を有することができる。構造単位(II)は、1種の構造単位であっても、複数種の構造単位であってもよい。構造単位(II)により、重合体成分(a)の現像液に対する溶解性を高めたり、硬化反応性を高めたりすることができる。
《Structural unit (II)》
The structural unit (II) has an acidic group. For example, the polymer component (a) can have the structural unit (II) in the same or different polymer as the polymer having the structural unit (I). The structural unit (II) may be one type of structural unit or a plurality of types of structural units. The structural unit (II) can increase the solubility of the polymer component (a) in a developing solution and enhance the curing reactivity.

酸性基としては、例えば、カルボキシ基、マレイミド基、スルホ基、フェノール性水酸基、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、スルホンアミド基、ヒドロキシフッ素化アルキル基が挙げられる。 Examples of the acidic group include a carboxy group, a maleimide group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a phosphinic acid group, a sulfonamide group, and a hydroxyfluorinated alkyl group.

構造単位(II)としては、例えば、不飽和カルボン酸に由来する構造単位、マレイミドに由来する構造単位、ビニルスルホン酸に由来する構造単位、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−(4−ビニルフェニル)−プロパン−2−オールに由来する構造単位、ヒドロキシスチレンまたはα−メチルヒドロキシスチレンに由来する構造単位が挙げられる。 The structural unit (II) includes, for example, a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid, a structural unit derived from maleimide, a structural unit derived from vinyl sulfonic acid, and 1,1,1,3,3,3-hexafluoro. Examples include structural units derived from -2- (4-vinylphenyl) -propan-2-ol, and structural units derived from hydroxystyrene or α-methylhydroxystyrene.

前記不飽和カルボン酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸等の不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和ジカルボン酸;コハク酸モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]等の2価以上の多価カルボン酸のモノ[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]エステルが挙げられ、好ましくは不飽和モノカルボン酸、より好ましくは(メタ)アクリル酸である。前記不飽和カルボン酸は、屈折率の観点から、芳香族不飽和カルボン酸ではないことが好ましい。 Examples of the unsaturated carboxylic acid include unsaturated monocarboxylic acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, and α-chloroacrylic acid; and unsaturated monocarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid, and mesaconic acid. Dicarboxylic acids; mono-[(meth) acryloyloxyalkyl] esters of divalent or higher valent carboxylic acids such as mono-succinic acid [2- (meth) acryloyloxyethyl], preferably unsaturated monocarboxylic acids, and more. It is preferably (meth) acrylic acid. From the viewpoint of refractive index, the unsaturated carboxylic acid is preferably not an aromatic unsaturated carboxylic acid.

《構造単位(III)》
重合体成分(a)は、架橋性基を含む構造単位(III)をさらに有することが好ましい。例えば、重合体成分(a)は、構造単位(I)および/または(II)を有する重合体と同一のまたは異なる重合体中に、構造単位(III)を有することができる。構造単位(III)は、1種の構造単位であっても、複数種の構造単位であってもよい。構造単位(III)により、硬化反応性や得られる硬化膜の耐熱透明性を高めることができる。
<< Structural unit (III) >>
The polymer component (a) preferably further has a structural unit (III) containing a crosslinkable group. For example, the polymer component (a) can have the structural unit (III) in the same or different polymer as the polymer having the structural units (I) and / or (II). The structural unit (III) may be one type of structural unit or a plurality of types of structural units. The structural unit (III) can enhance the curing reactivity and the heat-resistant transparency of the obtained cured film.

架橋性基とは、アルコキシシリル基および酸性基以外の基であって、例えば加熱条件下において同種の基同士(例えばエポキシ基同士)で反応して共有結合を形成することができる基をいう。架橋性基としては、例えば、オキシラニル基(1,2−エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3−エポキシ構造)等のエポキシ基、環状カーボネート基、メチロール基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基が挙げられる。 The crosslinkable group is a group other than the alkoxysilyl group and the acidic group, and refers to a group capable of reacting with each other (for example, epoxy groups) of the same type under heating conditions to form a covalent bond. Examples of the crosslinkable group include an epoxy group such as an oxylanyl group (1,2-epoxy structure) and an oxetanyl group (1,3-epoxy structure), a cyclic carbonate group, a methylol group, a (meth) acryloyl group, and a vinyl group. Can be mentioned.

オキシラニル基を含む構造単位(III)としては、例えば、式(III−1)〜(III−7)、(III−18)で表される構造単位が挙げられる。オキセタニル基を含む構造単位(III)としては、例えば、式(III−8)〜(III−11)で表される構造単位が挙げられる。環状カーボネート基を含む構造単位(III)としては、例えば、下記式(III−12)〜(III−16)で表される構造単位が挙げられる。メチロール基を含む構造単位(III)としては、例えば、式(III−17)で表される構造単位が挙げられる。 Examples of the structural unit (III) containing an oxylanyl group include structural units represented by the formulas (III-1) to (III-7) and (III-18). Examples of the structural unit (III) containing an oxetanyl group include structural units represented by the formulas (III-8) to (III-11). Examples of the structural unit (III) containing a cyclic carbonate group include structural units represented by the following formulas (III-12) to (III-16). Examples of the structural unit (III) containing a methylol group include a structural unit represented by the formula (III-17).

Figure 2020066127
式(III−1)〜(III−18)中、RCは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基である。
Figure 2020066127
In formulas (III-1) to (III-18), RC is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

(メタ)アクリロイル基を含む構造単位(III)としては、例えば、ジ(メタ)アクリレート化合物、トリ(メタ)アクリレート化合物、テトラ(メタ)アクリレート化合物、ペンタ(メタ)アクリレート化合物等の単量体に由来する構造単位が挙げられる。 The structural unit (III) containing the (meth) acryloyl group includes, for example, a monomer such as a di (meth) acrylate compound, a tri (meth) acrylate compound, a tetra (meth) acrylate compound, and a penta (meth) acrylate compound. The structural unit from which it is derived can be mentioned.

《構造単位(IV)》
重合体成分(a)は、構造単位(I)〜(III)以外の構造単位(IV)をさらに有してもよい。例えば、重合体成分(a)は、構造単位(I)〜(III)のいずれか一つ以上を有する重合体と同一のまたは異なる重合体中に、構造単位(IV)を有することができる。構造単位(IV)は、1種の構造単位であっても、複数種の構造単位であってもよい。
《Structural unit (IV)》
The polymer component (a) may further have a structural unit (IV) other than the structural units (I) to (III). For example, the polymer component (a) can have the structural unit (IV) in the same or different polymer as the polymer having any one or more of the structural units (I) to (III). The structural unit (IV) may be one type of structural unit or a plurality of types of structural units.

構造単位(IV)を与える単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸脂環含有エステル、(メタ)アクリル酸アリールエステル、N−置換マレイミド化合物、不飽和ジカルボン酸ジエステル、不飽和芳香族化合物、これらのハロゲン化物が挙げられ、その他、ビシクロ不飽和化合物、テトラヒドロフラン骨格、フラン骨格、テトラヒドロピラン骨格またはピラン骨格を有する不飽和化合物、その他の不飽和化合物を挙げることもできる。 Examples of the monomer giving the structural unit (IV) include (meth) acrylic acid chain alkyl ester, (meth) acrylic acid alicyclic-containing ester, (meth) acrylic acid aryl ester, N-substituted maleimide compound, and unsaturated. Saturated dicarboxylic acid diesters, unsaturated aromatic compounds, halides thereof, as well as bicyclounsaturated compounds, tetrahydrofuran skeletons, furan skeletons, unsaturated compounds with tetrahydropyran skeletons or pyran skeletons, and other unsaturated compounds. It can also be mentioned.

《各構造単位の含有割合》
重合体成分(a)における全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合の下限としては、10質量%が好ましく、15質量%がより好ましい。一方、この上限としては、80質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。このような態様であると、本発明の組成物は、より良好な感放射線特性を発揮しつつ、得られる硬化膜の耐熱透明性をより向上させることができる。
<< Content ratio of each structural unit >>
The lower limit of the content ratio of the structural unit (I) to all the structural units in the polymer component (a) is preferably 10% by mass, more preferably 15% by mass. On the other hand, as the upper limit, 80% by mass is preferable, 60% by mass is more preferable, and 40% by mass is further preferable. In such an embodiment, the composition of the present invention can further improve the heat-resistant transparency of the obtained cured film while exhibiting better radiation-sensitive properties.

重合体成分(a)における全構造単位に対する構造単位(II)の含有割合の下限としては、3質量%が好ましく、5質量%がより好ましく;この上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、25質量%がさらに好ましい。このような態様であると、本発明の組成物は、塗布性により優れるとともに、より良好な感放射線特性を発揮することができる。 The lower limit of the content ratio of the structural unit (II) to all the structural units in the polymer component (a) is preferably 3% by mass, more preferably 5% by mass; and the upper limit is preferably 50% by mass, preferably 40% by mass. % Is more preferable, and 25% by mass is further preferable. In such an aspect, the composition of the present invention is more excellent in coatability and can exhibit better radiation-sensitive characteristics.

重合体成分(a)が構造単位(III)を有する場合、重合体成分(a)における全構造単位に対する構造単位(III)の含有割合の下限としては、1質量%が好ましく、3質量%がより好ましく;この上限としては、75質量%が好ましく、65質量%がより好ましい。このような態様であると、本発明の組成物は、得られる硬化膜の耐熱透明性をより高めることができる。 When the polymer component (a) has a structural unit (III), the lower limit of the content ratio of the structural unit (III) to all the structural units in the polymer component (a) is preferably 1% by mass, preferably 3% by mass. More preferably; as the upper limit, 75% by mass is preferable, and 65% by mass is more preferable. In such an embodiment, the composition of the present invention can further enhance the heat-resistant transparency of the obtained cured film.

重合体成分(a)が構造単位(IV)を有する場合、重合体成分(a)における全構造単位に対する構造単位(IV)の含有割合の下限としては、3質量%が好ましく、5質量%がより好ましく;この上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。 When the polymer component (a) has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) to all the structural units in the polymer component (a) is preferably 3% by mass, preferably 5% by mass. More preferably; as the upper limit, 50% by mass is preferable, and 40% by mass is more preferable.

重合体成分(a)は、例えば、NMR分析により測定した各構造単位の含有量が上記要件を満たす限り、1種の重合体からなってもよく、2種以上の重合体からなってもよい。2種以上の重合体からなる場合(ブレンド物)は、ブレンド物全体に対する各構造単位の含有割合(測定値)が上記要件を満たしていればよい。 The polymer component (a) may be composed of one kind of polymer or two or more kinds of polymers as long as the content of each structural unit measured by NMR analysis satisfies the above requirements. .. In the case of two or more kinds of polymers (blended product), the content ratio (measured value) of each structural unit to the entire blended product may satisfy the above requirements.

重合体成分(a)としては、例えば、構造単位(I)および(II)を有する共重合体、構造単位(I)を有する重合体と構造単位(II)を有する重合体との混合物、構造単位(I)、(II)および(III)を有する共重合体、構造単位(I)および(II)を有する共重合体と構造単位(III)を有する重合体との混合物、構造単位(I)を有する重合体と構造単位(II)および(III)を有する重合体との混合物、構造単位(I)を有する重合体と構造単位(II)を有する重合体と構造単位(III)を有する重合体との混合物が挙げられる。前記の重合体または共重合体は、さらに構造単位(IV)を有してもよい。 Examples of the polymer component (a) include a copolymer having structural units (I) and (II), a mixture of a polymer having structural unit (I) and a polymer having structural unit (II), and a structure. Polymers having units (I), (II) and (III), mixtures of polymers having structural units (I) and (II) and polymers having structural unit (III), structural units (I) ) And a mixture of the polymer having the structural unit (II) and (III), the polymer having the structural unit (I), the polymer having the structural unit (II), and the structural unit (III). Examples include a mixture with a polymer. The polymer or copolymer may further have a structural unit (IV).

なお、構造単位(I)および(II)を有する共重合体というときは、同一の重合体が構造単位(I)および(II)を有することを意味する。その他の共重合体についても同様である。 The copolymer having structural units (I) and (II) means that the same polymer has structural units (I) and (II). The same applies to other copolymers.

また、構造単位(I)および(II)を有する共重合体と、構造単位(II)および(III)を有する共重合体との混合物など、異なる重合体中に、同種の構造単位が含まれるものであってもよい。前記の共重合体は、さらに構造単位(IV)を有してもよい。 Also, the same type of structural unit is contained in different polymers, such as a mixture of a copolymer having structural units (I) and (II) and a copolymer having structural units (II) and (III). It may be a thing. The copolymer may further have a structural unit (IV).

重合体成分(a)としては、構造単位(I)および(II)を有する共重合体が好ましく、構造単位(I)、(II)および(III)を有する共重合体がより好ましく、構造単位(I)、(II)、(III)および(IV)を有する共重合体がさらに好ましい。 As the polymer component (a), a copolymer having structural units (I) and (II) is preferable, and a copolymer having structural units (I), (II) and (III) is more preferable, and structural units. Copolymers having (I), (II), (III) and (IV) are more preferred.

重合体成分(a)は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な重合溶媒中で重合することにより製造できる。なお、通常、重合の際の各単量体の配合比は、得られる重合体成分(a)において、対応する構造単位の含有割合と一致する。また、重合体成分(a)としては、複数種の重合体をそれぞれ合成し、その後、これらの複数種の重合体を混合して用いることもできる。 The polymer component (a) can be produced, for example, by polymerizing a monomer corresponding to each predetermined structural unit in an appropriate polymerization solvent using a radical polymerization initiator. In general, the compounding ratio of each monomer at the time of polymerization is the same as the content ratio of the corresponding structural unit in the obtained polymer component (a). Further, as the polymer component (a), a plurality of types of polymers may be synthesized, and then the plurality of types of polymers may be mixed and used.

《樹脂(A)の物性、含有割合》
樹脂(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、1,000〜30,000が好ましい。また、樹脂(A)のMwとGPC法によるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1〜3が好ましい。GPC法の測定条件の詳細は実施例欄に記載する。
<< Physical characteristics and content ratio of resin (A) >>
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the resin (A) by the gel permeation chromatography (GPC) method is preferably 1,000 to 30,000. The ratio (Mw / Mn) of the Mw of the resin (A) to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) by the GPC method is preferably 1 to 3. Details of the measurement conditions of the GPC method are described in the Examples column.

本発明の組成物の全固形分に占める樹脂(A)の含有量の下限は、50質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましく;この上限は、99質量%が好ましく、97質量%がより好ましい。なお、全固形分とは、有機溶媒(G)以外の全成分をいう。 The lower limit of the content of the resin (A) in the total solid content of the composition of the present invention is preferably 50% by mass, more preferably 70% by mass, still more preferably 90% by mass; the upper limit is 99% by mass. Preferably, 97% by mass is more preferable. The total solid content refers to all components other than the organic solvent (G).

<感放射線性化合物(B)>
感放射線性化合物(B)(以下「成分(B)」ともいう)としては、例えば、放射線照射を含む処理によって酸を発生する化合物である感放射線性酸発生剤、放射線照射を含む処理によって塩基を発生する化合物である感放射線性塩基発生剤が挙げられ、前記酸発生剤が好ましい。放射線としては、例えば、紫外線、遠紫外線、可視光線、X線、電子線が挙げられる。前記処理としては、成分(B)の種類によっては放射線照射のみでよく、また水接触処理が必要な場合もある。
<Radiation-sensitive compound (B)>
Examples of the radiation-sensitive compound (B) (hereinafter, also referred to as “component (B)”) include a radiation-sensitive acid generator which is a compound that generates an acid by a treatment including irradiation, and a base by a treatment including irradiation. Examples thereof include a radiation-sensitive base generator, which is a compound that generates the above-mentioned acid generator. Examples of radiation include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, visible rays, X-rays, and electron beams. As the treatment, depending on the type of the component (B), only irradiation may be sufficient, and water contact treatment may be required.

本発明の組成物から形成される塗膜に対する放射線照射処理等によって、成分(B)に基づき照射部に酸または塩基が発生し、この酸または塩基の作用に基づきアルカリ現像液への塗膜の溶解性が変わる。 By irradiation treatment or the like on the coating film formed from the composition of the present invention, an acid or a base is generated in the irradiated portion based on the component (B), and based on the action of the acid or the base, the coating film on the alkaline developer is coated. Solubility changes.

一例として、構造単位(I)および(II)を有する重合体成分(a)と感放射線性酸発生剤とを用いる場合について説明する。前記感放射線性組成物の塗膜に放射線を照射した際、感放射線性酸発生剤から発生する酸を触媒とした大気中または現像液中の水との加水分解反応によって、前記構造単位(I)中のアルコキシシリル基からシラノール基が生じると考えられ、シラノール基により放射線照射領域のアルカリ現像液に対する溶解性が高まる。このため、前記態様の感放射線性組成物は、高感度のポジ型感放射線特性を発揮することができる。また、現像処理後の加熱処理によって前記構造単位(I)中のアルコキシシリル基の縮合反応が進行し、ポリシロキサンが形成されると考えられる。 As an example, a case where the polymer component (a) having the structural units (I) and (II) and the radiation-sensitive acid generator are used will be described. When the coating film of the radiation-sensitive composition is irradiated with radiation, the structural unit (I) is subjected to a hydrolysis reaction with water in the air or a developing solution using an acid generated from the radiation-sensitive acid generator as a catalyst. It is considered that a silanol group is generated from the alkoxysilyl group in), and the silanol group enhances the solubility of the radiation irradiation region in the alkaline developing solution. Therefore, the radiation-sensitive composition of the above-described embodiment can exhibit highly sensitive positive radiation-sensitive characteristics. Further, it is considered that the condensation reaction of the alkoxysilyl group in the structural unit (I) proceeds by the heat treatment after the development treatment to form a polysiloxane.

感放射線性酸発生剤としては、例えば、オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物が挙げられる。感放射線性塩基発生剤としては、例えば、放射線照射によりアミンを発生する塩基発生剤が挙げられる。
オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物およびカルボン酸エステル化合物の具体例としては、例えば、特開2014−157252号公報の段落[0078]〜[0106]や国際公開第2016/124493号に記載された化合物が挙げられ、これらの酸発生剤は本明細書に記載されているものとする。
Examples of the radiation-sensitive acid generator include an oxime sulfonate compound, an onium salt, a sulfonimide compound, a halogen-containing compound, a diazomethane compound, a sulfone compound, a sulfonic acid ester compound, a carboxylic acid ester compound, and a quinonediazide compound. Examples of the radiation-sensitive base generator include a base generator that generates an amine by irradiation.
Specific examples of the oxime sulfonate compound, onium salt, sulfonimide compound, halogen-containing compound, diazomethane compound, sulfone compound, sulfonic acid ester compound and carboxylic acid ester compound include, for example, paragraph [0078] of JP-A-2014-157252. ~ [0106] and the compounds described in WO 2016/124493 are mentioned, and these acid generators shall be described herein.

成分(B)は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 The component (B) can be used alone or in combination of two or more.

本発明の組成物中の成分(B)の含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、通常は0.05〜30質量部、好ましくは0.05〜20質量部、より好ましくは0.05〜10質量部である。 The content of the component (B) in the composition of the present invention is usually 0.05 to 30 parts by mass, preferably 0.05 to 20 parts by mass, more preferably 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A). It is 0.05 to 10 parts by mass.

<添加剤(X)>
本発明の組成物は、添加剤(X)をさらに含有することができる。添加剤(X)としては、例えば、熱酸発生剤、熱塩基発生剤、密着助剤、酸拡散制御剤、溶解性促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、架橋性化合物、重合開始剤が挙げられる。
<Additive (X)>
The composition of the present invention can further contain the additive (X). Examples of the additive (X) include a thermoacid generator, a thermobase generator, an adhesion aid, an acid diffusion control agent, a solubility accelerator, an antioxidant, a surfactant, a crosslinkable compound, and a polymerization initiator. Can be mentioned.

なお、本発明の組成物において、全固形分に占める添加剤(X)の合計含有割合の上限としては、20質量%が好ましいことがあり、15質量%がより好ましいことがあり、10質量%がさらに好ましいことがある。 In the composition of the present invention, the upper limit of the total content ratio of the additive (X) in the total solid content may be preferably 20% by mass, more preferably 15% by mass, or 10% by mass. May be even more preferred.

<有機溶媒(G)>
本発明の組成物は、有機溶媒(G)をさらに含有することができる。有機溶媒(G)としては、本発明の組成物が含有する各成分を均一に溶解または分散し、上記各成分と反応しない有機溶媒が用いられる。有機溶媒(G)としては、例えば、アルコール溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒、アミド溶媒、ケトン溶媒、芳香族炭化水素溶媒が挙げられる。
<Organic solvent (G)>
The composition of the present invention can further contain an organic solvent (G). As the organic solvent (G), an organic solvent that uniformly dissolves or disperses each component contained in the composition of the present invention and does not react with each of the above components is used. Examples of the organic solvent (G) include an alcohol solvent, an ester solvent, an ether solvent, an amide solvent, a ketone solvent, and an aromatic hydrocarbon solvent.

有機溶媒(G)は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 The organic solvent (G) can be used alone or in combination of two or more.

本発明の組成物中の有機溶媒(G)の含有割合は、通常は5〜95質量%、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは15〜85質量%である。 The content of the organic solvent (G) in the composition of the present invention is usually 5 to 95% by mass, preferably 10 to 90% by mass, and more preferably 15 to 85% by mass.

<感放射線性組成物の調製方法>
本発明の組成物は、例えば、樹脂(A)、成分(B)、および必要に応じて添加剤(X)を所定の割合で混合し、有機溶媒(G)に溶解して調製する。調製した感放射線性組成物は、例えば孔径0.2μm程度のフィルタで濾過することが好ましい。
<Method for preparing radiation-sensitive composition>
The composition of the present invention is prepared by mixing, for example, the resin (A), the component (B), and the additive (X), if necessary, in a predetermined ratio and dissolving them in an organic solvent (G). The prepared radiation-sensitive composition is preferably filtered through, for example, a filter having a pore size of about 0.2 μm.

[固体撮像素子の製造方法]
本発明の固体撮像素子の製造方法の一例を以下に記載する。
[Manufacturing method of solid-state image sensor]
An example of the method for manufacturing the solid-state image sensor of the present invention is described below.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、上述した本発明の感放射線性組成物の塗膜を少なくともマイクロレンズ上に形成する工程、前記塗膜の一部に放射線を照射する工程、放射線照射後の前記塗膜を現像し、所望の箇所以外に形成された前記塗膜を除去する工程、および現像後の前記塗膜を加熱することで、前記マイクロレンズ上に前記硬化膜を形成する工程を有する。 The method for producing a solid-state imaging device of the present invention includes a step of forming a coating film of the above-mentioned radiation-sensitive composition of the present invention on at least a microlens, a step of irradiating a part of the coating film with radiation, and after irradiation. The step of developing the coating film and removing the coating film formed in a portion other than a desired portion, and the step of forming the cured film on the microlens by heating the developed coating film. Have.

例えば、本発明の固体撮像素子の製造方法では、光電変換部を含む半導体基板上にマイクロレンズを形成した後に、前記マイクロレンズ上に、本発明の感放射線性組成物を用いて硬化膜を形成する。 For example, in the method for manufacturing a solid-state image sensor of the present invention, a microlens is formed on a semiconductor substrate including a photoelectric conversion unit, and then a cured film is formed on the microlens using the radiation-sensitive composition of the present invention. do.

マイクロレンズは、例えば、光電変換部を含む半導体基板上に、従来公知の感放射線性樹脂組成物からなる感放射線性樹脂層を形成し、フォトリソグラフィ技術により、前記感放射線性樹脂層を画素単位にパターン加工し、画素単位にパターニングされた前記樹脂層を、メルトフロー処理により、上方に凸で曲面を持ったレンズ形状に変形させることで形成することができる。従来公知の感放射線性樹脂組成物としては特に限定されず、例えば、ポジ型感放射線性アクリル系樹脂組成物、ポジ型感放射線性スチレン系樹脂組成物が挙げられる。例えば、特開平6−18702号公報、特開平6−136239号公報、特開2010−134422号公報、特開2018−036566号公報に記載の感放射線性樹脂組成物、特にポジ型感放射線性樹脂組成物を用いて、マイクロレンズを形成することができる。 In the microlens, for example, a radiation-sensitive resin layer made of a conventionally known radiation-sensitive resin composition is formed on a semiconductor substrate including a photoelectric conversion unit, and the radiation-sensitive resin layer is formed in pixel units by a photolithography technique. The resin layer, which has been pattern-processed and patterned in pixel units, can be formed by deforming the resin layer into a lens shape that is convex upward and has a curved surface by melt flow processing. The conventionally known radiation-sensitive resin composition is not particularly limited, and examples thereof include a positive-type radiation-sensitive acrylic resin composition and a positive-type radiation-sensitive styrene resin composition. For example, the radiation-sensitive resin compositions described in JP-A-6-18702, JP-A-6-136239, JP-A-2010-134422, and JP-A-2018-0365666, particularly positive-type radiation-sensitive resins. The composition can be used to form microlenses.

マイクロレンズは、また、光電変換部を含む半導体基板上に、SiO2やSiNx等の無機材料をCVD等の手法で形成し、形成された無機膜をドライエッチング等の手法でレンズ形状に加工することで形成することもできる。 In the microlens, an inorganic material such as SiO 2 or SiN x is formed on a semiconductor substrate including a photoelectric conversion part by a method such as CVD, and the formed inorganic film is processed into a lens shape by a method such as dry etching. It can also be formed by etching.

なお、半導体基板上の光入射面側に、上述した反射防止膜、遮光部、平坦化膜およびカラーフィルタから選ばれる少なくとも1種を形成してもよく、これらは従来公知の方法により形成することができる。 At least one selected from the above-mentioned antireflection film, light-shielding portion, flattening film, and color filter may be formed on the light incident surface side of the semiconductor substrate, and these may be formed by a conventionally known method. Can be done.

前記硬化膜は、本発明の感放射線性組成物の塗膜を少なくとも前記マイクロレンズ上に形成し(以下「工程(1)」ともいう)、前記塗膜の一部に放射線を照射し(以下「工程(2)」ともいう)、放射線が照射された前記塗膜を現像し(以下「工程(3)」ともいう)、現像後の前記塗膜を加熱する(以下「工程(4)」ともいう)ことで、形成することができる。 The cured film forms a coating film of the radiation-sensitive composition of the present invention on at least the microlens (hereinafter, also referred to as “step (1)”), and irradiates a part of the coating film with radiation (hereinafter, referred to as “step (1)”). The coating film irradiated with radiation is developed (hereinafter, also referred to as “step (3)”), and the developed coating film is heated (hereinafter, “step (4)”). It can also be formed by (also called).

工程(1)では、前記感放射線性組成物を用い、マイクロレンズを被覆する塗膜を形成する。具体的には、溶液状の前記感放射線性組成物をマイクロレンズ表面に塗布し、好ましくはプレベークを行うことにより有機溶媒(G)を除去して塗膜を形成する。塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット法が挙げられる。プレベークの条件としては、各含有成分の種類、含有割合等によっても異なるが、例えば、60〜130℃で30秒間〜10分間程度とすることができる。 In the step (1), the radiation-sensitive composition is used to form a coating film for covering the microlens. Specifically, the radiation-sensitive composition in the form of a solution is applied to the surface of the microlens, and preferably prebaking is performed to remove the organic solvent (G) to form a coating film. Examples of the coating method include a spray method, a roll coating method, a rotary coating method (spin coating method), a slit die coating method, a bar coating method, and an inkjet method. The prebaking conditions vary depending on the type of each contained component, the content ratio, and the like, but can be, for example, about 30 seconds to 10 minutes at 60 to 130 ° C.

工程(2)では、前記塗膜の一部に放射線を照射する。放射線としては、例えば、紫外線、遠紫外線、可視光線、X線、電子線が挙げられる。紫外線としては、例えば、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、i線(波長365nm)が挙げられる。これらの放射線のうち、紫外線が好ましく、紫外線の中でもg線、h線およびi線のいずれか一つ以上を含む放射線がより好ましい。放射線の露光量としては、0.1〜10,000J/m2が好ましい。高感度化のために、放射線照射前に、塗膜を水等の液体でぬらしてもよい。In the step (2), a part of the coating film is irradiated with radiation. Examples of radiation include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, visible rays, X-rays, and electron beams. Examples of ultraviolet rays include g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), and i-line (wavelength 365 nm). Among these radiations, ultraviolet rays are preferable, and among the ultraviolet rays, radiation containing any one or more of g-rays, h-rays and i-rays is more preferable. The amount of radiation exposure is preferably 0.1 to 10,000 J / m 2. For higher sensitivity, the coating film may be wetted with a liquid such as water before irradiation.

工程(3)では、放射線が照射された前記塗膜を現像する。具体的には、工程(2)で放射線が照射された塗膜に対して、現像液を用いて現像を行って、ポジ型の場合は放射線の照射部分を、ネガ型の場合は放射線の未照射部分を除去する。現像処理により、所望の箇所以外、例えばマイクロレンズが形成された箇所以外の前記塗膜を除去することができる。高感度化のために、現像前に、塗膜を水等の液体でぬらしてもよい。なお、現像後、パターニングされた塗膜に対して流水洗浄によるリンス処理を行うことが好ましい。 In the step (3), the coating film irradiated with radiation is developed. Specifically, the coating film irradiated with radiation in step (2) is developed with a developing solution, and in the case of the positive type, the irradiated portion is subjected to radiation, and in the case of the negative type, the radiation is not applied. Remove the irradiated area. By the developing process, it is possible to remove the coating film other than the desired portion, for example, the portion where the microlens is formed. In order to increase the sensitivity, the coating film may be wetted with a liquid such as water before development. After development, it is preferable to rinse the patterned coating film by washing with running water.

現像液は、通常はアルカリ現像液であり、例えば塩基性化合物の水溶液が挙げられる。塩基性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジエチルアミノエタノール、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノナンが挙げられる。前記水溶液における塩基性化合物の濃度は、例えば0.1〜10質量%である。 The developer is usually an alkaline developer, and examples thereof include an aqueous solution of a basic compound. Examples of the basic compound include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, diethylaminoethanol, di-n-propylamine, and triethylamine. Methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo [4] .3.0] -5-Nonan can be mentioned. The concentration of the basic compound in the aqueous solution is, for example, 0.1 to 10% by mass.

現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法が挙げられる。現像温度および現像時間としては、例えばそれぞれ20〜30℃、30〜120秒とすることができる。 Examples of the developing method include a liquid filling method, a dipping method, a rocking dipping method, and a shower method. The development temperature and development time can be, for example, 20 to 30 ° C. and 30 to 120 seconds, respectively.

工程(4)では、現像後の前記塗膜を加熱する。これにより、前記塗膜の硬化反応を促進して、マイクロレンズを被覆する平坦な硬化膜を形成することができる。加熱方法としては、例えば、オーブンやホットプレート等の加熱装置を用いて加熱する方法が挙げられる。加熱温度は、例えば120〜250℃である。加熱時間は、加熱機器の種類により異なるが、例えば、ホットプレート上で加熱処理を行う場合には5〜40分、オーブン中で加熱処理を行う場合には10〜80分である。 In step (4), the developed coating film is heated. As a result, the curing reaction of the coating film can be promoted to form a flat cured film that covers the microlens. Examples of the heating method include a method of heating using a heating device such as an oven or a hot plate. The heating temperature is, for example, 120 to 250 ° C. The heating time varies depending on the type of heating equipment, but is, for example, 5 to 40 minutes when the heat treatment is performed on a hot plate and 10 to 80 minutes when the heat treatment is performed in an oven.

[電子機器への適用例]
本発明の固体撮像素子を有する電子機器としては、例えば、ビデオカメラ、デジタルカメラ、カメラ機能付き携帯電話機等の撮像装置;画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機;ゲーム機器およびテレビのリモコン;自動ドア等の遠隔制御装置が挙げられる。
[Example of application to electronic devices]
Examples of the electronic device having the solid-state image sensor of the present invention include an image pickup device such as a video camera, a digital camera, and a mobile phone with a camera function; a copying machine using the solid-state image sensor for the image reading unit; a remote control for a game device and a television; Examples include remote control devices such as automatic doors.

前記撮像装置としては、その他、例えば、内視鏡カメラ、カプセル型内視鏡カメラ、マイクロスコープ、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療用またはヘルスケア用カメラ;自動車の周囲もしくは車内を撮影する、または自動車の車間距離を検出する車載用カメラ;監視カメラ;人物認証用カメラ;産業用カメラが挙げられる。 Examples of the imaging device include medical or healthcare cameras such as an endoscopic camera, a capsule-type endoscopic camera, a microscope, and a device that performs angiography by receiving infrared light; around an automobile. Alternatively, an in-vehicle camera that photographs the inside of a vehicle or detects an inter-vehicle distance of a vehicle; a surveillance camera; a camera for person authentication; an industrial camera can be mentioned.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。特に言及しない限り、「部」は「質量部」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise stated, "parts" means "parts by mass".

[重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)]
下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、樹脂のMwおよびMnを測定した。また、分子量分布(Mw/Mn)は、得られたMwおよびMnより算出した。
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
The Mw and Mn of the resin were measured by the gel permeation chromatography (GPC) method under the following conditions. The molecular weight distribution (Mw / Mn) was calculated from the obtained Mw and Mn.

装置:GPC−101(昭和電工製)
GPCカラム:島津ジーエルシー製のGPC−KF−801、GPC−KF−802、GPC−KF−803およびGPC−KF−804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[樹脂の合成]
樹脂の合成で用いた単量体化合物を以下に示す。
Equipment: GPC-101 (manufactured by Showa Denko)
GPC column: GPC-KF-801, GPC-KF-802, GPC-KF-803 and GPC-KF-804 manufactured by Shimadzu GLC are combined. Mobile phase: tetrahydrofuran Column temperature: 40 ° C.
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene
[Synthesis of resin]
The monomeric compounds used in the synthesis of the resin are shown below.

《構造単位(I)を与える単量体》
・STMS:スチリルトリメトキシシラン
・SDMS:スチリルジメトキシメチルシラン
・STES:スチリルトリエトキシシラン
《構造単位(II)を与える単量体》
・MA:メタクリル酸
・HFA−ST:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−(4−ビニルフェニル)−プロパン−2−オール
・MI:マレイミド
・α−PHS:α−メチル−p−ヒドロキシスチレン
《構造単位(III)を与える単量体》
・OXMA:OXE−30(大阪有機化学工業社製)
(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルメタクリレート
・GMA:メタクリル酸グリシジル
・ECHMA:3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート
・EDCPMA:メタクリル酸[3,4−エポキシトリシクロ(5.2.1.02,6)デカン−9−イル]
《構造単位(IV)を与える単量体》
・MMA:メタクリル酸メチル
・HFIPA:アクリル酸1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル
・ST:スチレン
・MPTMS:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
・MPTES:3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン
・NVPI:N−ビニルフタルイミド
[合成例1](樹脂(M−1)の合成)
冷却管および撹拌機を備えたフラスコに、8部の2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)および200部のジエチレングリコールメチルエチルエーテルを仕込んだ。次いで、30部の1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−(4−ビニルフェニル)−プロパン−2−オール、5部のα−メチル−p−ヒドロキシスチレン、20部の3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート、および45部のN−ビニルフタルイミドを仕込み、窒素置換し、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより樹脂(M−1)を含有する重合体溶液を得た。この重合体溶液の固形分濃度は34質量%であり、樹脂(M−1)のMwは10,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.1であった。
<< Monomer giving structural unit (I) >>
-STMS: styryltrimethoxysilane-SDMS: styryldimethoxymethylsilane-STES: styryltriethoxysilane
<< Monomer giving structural unit (II) >>
-MA: Methacrylic acid-HFA-ST: 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- (4-vinylphenyl) -propan-2-ol-MI: maleimide-α-PHS: α- Methyl-p-hydroxystyrene
<< Monomer giving structural unit (III) >>
・ OXMA: OXE-30 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
(3-Ethyloxetane-3-yl) Methyl Methacrylate / GMA: Glycidyl Methacrylate / ECHMA: 3,4-Epoxy Cyclohexyl Methyl Methacrylate / EDCPMA: Methacrylic Acid [3,4-Epoxytricyclo (5.2.1.0) 2,6 ) Decan-9-Il]
<< Monomer giving structural unit (IV) >>
-MMA: Methyl methacrylate-HFIPA: Acrylic acid 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl-ST: Styrene-MPTMS: 3-Methoxyloxypropyltrimethoxysilane-MPTES: 3-Methyloxypropyltri Ethoxysilane NVPI: N-vinylphthalimide
[Synthesis Example 1] (Synthesis of resin (M-1))
A flask equipped with a condenser and a stirrer was charged with 8 parts of 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and 200 parts of diethylene glycol methyl ethyl ether. Then, 30 parts of 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- (4-vinylphenyl) -propan-2-ol, 5 parts of α-methyl-p-hydroxystyrene, 20 parts. 3,4-Epoxycyclohexylmethylmethacrylate and 45 parts of N-vinylphthalimide were charged, substituted with nitrogen, and the temperature of the solution was raised to 70 ° C. while gently stirring, and this temperature was maintained for 5 hours for polymerization. A polymer solution containing the resin (M-1) was obtained. The solid content concentration of this polymer solution was 34% by mass, the Mw of the resin (M-1) was 10,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 2.1.

[合成例2〜7]樹脂(A−1)〜(A−4)および(a−1)〜(a−2)の合成
表1に示す種類および使用量の単量体化合物を用いたこと以外は合成例1と同様に操作し、樹脂(A−1)〜(A−4)および(a−1)〜(a−2)を合成した。得られた各重合体溶液の固形分濃度は、樹脂(M−1)の値と同等であった。なお、表1中の空欄は、該当する単量体化合物を配合しなかったことを示す。得られた樹脂の各構造単位の含有割合は、対応する単量体化合物の仕込比と同等であった。
[Synthesis Examples 2 to 7] Synthesis of Resins (A-1) to (A-4) and (a-1) to (a-2) Monomer compounds of the type and amount shown in Table 1 were used. Except for the above, the same procedure as in Synthesis Example 1 was carried out to synthesize resins (A-1) to (A-4) and (a-1) to (a-2). The solid content concentration of each of the obtained polymer solutions was equivalent to the value of the resin (M-1). The blanks in Table 1 indicate that the corresponding monomer compound was not blended. The content ratio of each structural unit of the obtained resin was equivalent to the charging ratio of the corresponding monomer compound.

Figure 2020066127
[マイクロレンズ用感放射線性組成物の調製]
樹脂(M−1)100部(固形分)を含有する重合体溶液と、酸発生剤としての4,4'−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物22部と、接着助剤としてのγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン2部と、界面活性剤としてのネオス社「FTX−218」0.2部とを混合し、さらに固形分濃度が12質量%となるように溶媒としてのジエチレングリコールメチルエチルエーテルを添加した後、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過することにより、マイクロレンズ用感放射線性組成物を調製した。
Figure 2020066127
[Preparation of radiation-sensitive composition for microlenses]
A polymer solution containing 100 parts (solid content) of resin (M-1) and 4,4'-[1- [1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl) as an acid generator. ] Phenyl] Ethylden] 22 parts of condensate of bisphenol (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride (2.0 mol) and γ-glycidoxypropyl as an adhesion aid Two parts of trimethoxysilane and 0.2 part of Neos "FTX-218" as a surfactant were mixed, and diethylene glycol methyl ethyl ether as a solvent was further added so that the solid content concentration became 12% by mass. Then, a radiation-sensitive composition for a microlens was prepared by filtering with a polymer filter having a pore size of 0.2 μm.

[マイクロレンズの形成]
クリーントラックを用い、反射防止膜を形成したガラス基板上に上記マイクロレンズ用感放射線性組成物を塗布した後、90℃にて90秒間プレベークして膜厚0.5μmの塗膜を形成した。ニコン社の「NSR2205i12D」縮小投影露光機(NA=0.63、λ=365nm(i線))を用い、2000J/m2で露光し、0.25μmスペースおよび1.15μmドットのパターンを有するマスクを介して前記塗膜に露光を行った。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(現像液)を用い、露光後の前記塗膜に対して液盛り法によって25℃、1分間現像処理を行った。現像処理後、前記塗膜を水でリンスし、乾燥させてガラス基板上にパターン膜を形成した。次いで、ホットプレートを用いて、前記パターン膜を150℃で10分間加熱し、さらに200℃で10分間加熱してメルトフローさせマイクロレンズを形成した。このようにして、ガラス基板の反射防止膜上にマイクロレンズを有する部材AAを得た。
[Formation of microlens]
Using a clean track, the radiation-sensitive composition for microlenses was applied onto a glass substrate on which an antireflection film was formed, and then prebaked at 90 ° C. for 90 seconds to form a coating film having a film thickness of 0.5 μm. A mask with a 0.25 μm space and a 1.15 μm dot pattern exposed at 2000 J / m 2 using a Nikon “NSR2205i12D” reduction projection exposure machine (NA = 0.63, λ = 365 nm (i line)). The coating film was exposed to the coating film. Next, using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (developing solution), the coating film after exposure was developed at 25 ° C. for 1 minute by a liquid filling method. After the development treatment, the coating film was rinsed with water and dried to form a pattern film on the glass substrate. Next, using a hot plate, the pattern film was heated at 150 ° C. for 10 minutes and further heated at 200 ° C. for 10 minutes to melt flow to form a microlens. In this way, a member AA having a microlens on the antireflection film of the glass substrate was obtained.

<硬化膜用感放射線性組成物の調製>
感放射線性化合物(B)、添加剤(X)および有機溶媒(G)を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive composition for cured film>
The radiation-sensitive compound (B), the additive (X) and the organic solvent (G) are shown below.

《感放射線性化合物(B)》
B−1:トリフルオロメタンスルホン酸−1,8−ナフタルイミド
B−2:Irgacure PAG121(BASF社製)(2−[2−(4−メチルフェニルスルホニルオキシイミノ)]−2,3−ジヒドロチオフェン−3−イリデン]−2−(2−メチルフェニル)アセトニトリル)
B−3:4,4'−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
B−4:1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
《添加剤(X)》
X−1:3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン
X−2:N−(tert−ブトキシカルボニル)−2−フェニルイミダゾール
《有機溶媒(G)》
G−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)/N−メチルピロリドン(NMP)=10/1(質量比)
G−2:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(EDM)/N−メチルピロリドン(NMP)=10/1(質量比)
G−3:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)/N−メチルピロリドン(NMP)=10/1(質量比)
<硬化膜用感放射線性組成物の調製>
[実施例1]
樹脂(A−1)を含有する重合体溶液に、樹脂(A−1)100部(固形分)に相当する量に対して、感放射線性化合物(B−1)1部、(B−2)0.5部を混合し、最終的な固形分濃度が30質量%になるように、有機溶媒(G−1)で希釈した。次いで、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過して、硬化膜用感放射線性組成物を調製した。
<< Radiation-sensitive compound (B) >>
B-1: Trifluoromethanesulfonic acid-1,8-naphthalimide B-2: Irgacure PAG121 (manufactured by BASF) (2- [2- (4-methylphenylsulfonyloxyimino)]-2,3-dihydrothiophene- 3-Ilidene] -2- (2-methylphenyl) acetonitrile)
B-3: 4,4'-[1- [4- [1- [4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5 Condensation with -sulfonic acid chloride (2.0 mol) B-4: 1,1,1-tri (p-hydroxyphenyl) ethane (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid Condensation with chloride (2.0 mol)
<< Additive (X) >>
X-1: 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane X-2: N- (tert-butoxycarbonyl) -2-phenylimidazole
<< Organic solvent (G) >>
G-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) / N-methylpyrrolidone (NMP) = 10/1 (mass ratio)
G-2: Diethylene glycol methyl ethyl ether (EDM) / N-methylpyrrolidone (NMP) = 10/1 (mass ratio)
G-3: Propylene glycol monomethyl ether (PGME) / N-methylpyrrolidone (NMP) = 10/1 (mass ratio)
<Preparation of radiation-sensitive composition for cured film>
[Example 1]
In a polymer solution containing the resin (A-1), 1 part of the radiation-sensitive compound (B-1), (B-2) with respect to an amount corresponding to 100 parts (solid content) of the resin (A-1). ) 0.5 parts were mixed and diluted with an organic solvent (G-1) so that the final solid content concentration was 30% by mass. Then, it was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a radiation-sensitive composition for a cured film.

[実施例2〜5、比較例1〜2]
表2に示す種類および配合量(質量部)の各成分を用いたこと以外は実施例1と同様の手法にて、実施例2〜5、比較例1〜2の感放射線性組成物を調製した。表2に記載した有機溶媒(G)は、希釈に用いた有機溶媒種である。
[Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 2]
The radiation-sensitive compositions of Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared by the same method as in Example 1 except that each component of the type and the blending amount (part by mass) shown in Table 2 was used. bottom. The organic solvent (G) shown in Table 2 is the organic solvent type used for dilution.

Figure 2020066127
[放射線感度]
クリーントラックを用い、60℃で60秒間ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理したシリコン基板上に硬化膜用感放射線性組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして膜厚3μmの塗膜を形成した。この塗膜に、幅10μmのライン・アンド・スペースパターンを有するパターンマスクを介して、ニコン社の「NSR2205i12D」縮小投影露光機(NA=0.63、λ=365nm(i線))によって所定量の紫外線を照射した。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液よりなる現像液を用い、25℃で60秒現像処理を行った後、超純水で1分間流水洗浄を行った。このとき、幅10μmのライン・アンド・スペースパターンを形成可能な最小露光量を測定した。この測定値が3000J/m2未満の場合に放射線感度が良好であり、3000J/m2以上の場合に放射線感度が不良であると評価した。
Figure 2020066127
[Radiation sensitivity]
A radiation-sensitive composition for a cured film is applied onto a silicon substrate treated with hexamethyldisilazane (HMDS) at 60 ° C. for 60 seconds using a clean track, and then prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a film. A coating film having a thickness of 3 μm was formed. A predetermined amount of this coating film is applied to this coating film by a Nikon "NSR2205i12D" reduction projection exposure machine (NA = 0.63, λ = 365 nm (i-line)) via a pattern mask having a line-and-space pattern with a width of 10 μm. Was irradiated with ultraviolet rays. Next, a developing solution consisting of a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was used for development treatment at 25 ° C. for 60 seconds, and then washed with ultrapure water for 1 minute under running water. At this time, the minimum exposure amount capable of forming a line-and-space pattern having a width of 10 μm was measured. This measurement is a good radiation sensitivity of less than 3000 J / m 2, the radiation sensitivity in the case of 3000 J / m 2 or more was evaluated to be defective.

[塗布性]
クリーントラックを用い、上記[マイクロレンズの形成]で作製した部材AAのマイクロレンズ上に上記硬化膜用感放射線性組成物を塗布した後、90℃にて2分プレベークして、部材AAにおけるガラス基板面からの高さとしての膜厚3μmの塗膜を形成した。形成された塗膜を目視で観察し、塗布性を下記の評価基準で判定した。
[Applicability]
Using a clean track, the radiation-sensitive composition for a cured film is applied onto the microlens of the member AA produced in the above [formation of microlens], and then prebaked at 90 ° C. for 2 minutes to glass in the member AA. A coating film having a film thickness of 3 μm as the height from the substrate surface was formed. The formed coating film was visually observed, and the coatability was judged according to the following evaluation criteria.

良好:得られた塗膜にムラがなく均一である。 Good: The obtained coating film is even and uniform.

不良:得られた塗膜にピンホール(点状のムラ)、はじきムラ、縦筋ムラ(塗布方向、もしくはそれに交差する方向にできる一本または複数本の直線のムラ)、モヤムラ(雲状のムラ)等のムラがある。 Defective: Pinhole (dot-like unevenness), cissing unevenness, vertical streak unevenness (one or more straight line unevenness formed in the coating direction or in the direction intersecting it), and cloud-like unevenness (cloud-like) in the obtained coating film. There is unevenness such as unevenness).

[反射率]
クリーントラックを用い、上記[マイクロレンズの形成]で作製した部材AAのマイクロレンズ上に上記硬化膜用感放射線性組成物を塗布した後、90℃にて2分プレベークして、部材AAにおけるガラス基板面からの高さとしての膜厚3μmの塗膜を形成した。ニコン社の「NSR2205i12D」縮小投影露光機(NA=0.63、λ=365nm(i線))を用い、所望のパターンを有するマスクを介して前記塗膜に露光を行った。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液よりなる現像液を用い、25℃で60秒現像処理を行った後、超純水で1分間流水洗浄を行った。次いで、200℃で30分間加熱して、測定用部材BBを作製した。上記[マイクロレンズの形成]の部材AAを基準として、分光反射率測定装置(大型試料室積分球付属装置150−09090を組み込んだ自記分光光度計U−3410、日立製作所(株)製)により、400nmにおける測定用部材BBの反射率を5%以上抑えた場合には良好、前記反射率を5%未満抑えた場合には不良であると評価した。
[Reflectance]
Using a clean track, the radiation-sensitive composition for a cured film is applied onto the microlens of the member AA produced in the above [formation of microlens], and then prebaked at 90 ° C. for 2 minutes to glass in the member AA. A coating film having a film thickness of 3 μm as the height from the substrate surface was formed. The coating film was exposed through a mask having a desired pattern using a Nikon "NSR2205i12D" reduced projection exposure machine (NA = 0.63, λ = 365 nm (i-line)). Next, a developing solution consisting of a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was used for development treatment at 25 ° C. for 60 seconds, and then washed with ultrapure water for 1 minute under running water. Then, it was heated at 200 ° C. for 30 minutes to prepare a measuring member BB. Using the member AA of the above [Formation of microlens] as a reference, a spectral reflectance measuring device (self-recording spectrophotometer U-3410 incorporating a large sample room integrating sphere attachment device 150-09090, manufactured by Hitachi, Ltd.) It was evaluated as good when the reflectance of the measuring member BB at 400 nm was suppressed by 5% or more, and poor when the reflectance was suppressed by less than 5%.

[耐熱透明性]
上記[放射線感度]で作製した基板を230℃で30分間加熱して測定用基板を作製し、紫外可視光透過スペクトルを採取した。次いで、測定用基板を250℃で60分間加熱した後、再度、紫外可視光透過スペクトルを採取した。このとき、250℃加熱前後の波長400nmにおける透過率の低下が5%未満の場合には耐熱透明性が良好、5%以上の場合は不良と評価した。
[Heat-resistant transparency]
The substrate prepared under the above [Radiation Sensitivity] was heated at 230 ° C. for 30 minutes to prepare a substrate for measurement, and an ultraviolet-visible light transmission spectrum was collected. Then, the measurement substrate was heated at 250 ° C. for 60 minutes, and then the ultraviolet-visible light transmission spectrum was collected again. At this time, when the decrease in transmittance at a wavelength of 400 nm before and after heating at 250 ° C. was less than 5%, the heat-resistant transparency was evaluated as good, and when it was 5% or more, it was evaluated as poor.

1…固体撮像素子、2…光電変換部、10…半導体基板、12…反射防止膜、14…遮光部、16…平坦化膜、18…カラーフィルタ、20…マイクロレンズ、30…硬化膜 1 ... Solid-state image sensor, 2 ... Photoelectric conversion unit, 10 ... Semiconductor substrate, 12 ... Antireflection film, 14 ... Light-shielding part, 16 ... Flattening film, 18 ... Color filter, 20 ... Microlens, 30 ... Hardened film

Claims (9)

入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、
前記光電変換部に前記入射光を集めるマイクロレンズと、
前記マイクロレンズ上の、ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物より形成された硬化膜と
を有する固体撮像素子。
A photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light,
A microlens that collects the incident light in the photoelectric conversion unit,
A solid-state image sensor having a cured film formed of a radiation-sensitive composition containing a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring and a radiation-sensitive compound (B) on the microlens.
ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)が、同一のまたは異なる重合体中に、芳香環と当該芳香環に直接結合したアルコキシシリル基とを含む構造単位(I)、および酸性基を含む構造単位(II)を有する重合体成分(a)である請求項1に記載の固体撮像素子。 A structure in which a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring contains a structural unit (I) containing an aromatic ring and an alkoxysilyl group directly bonded to the aromatic ring in the same or different polymer, and an acidic group. The solid-state imaging device according to claim 1, which is a polymer component (a) having a unit (II). 前記重合体成分(a)が、前記構造単位(I)および前記構造単位(II)から選ばれる少なくとも1種の構造単位を有する重合体と同一のまたは異なる重合体中に、架橋性基を含む構造単位(III)をさらに有する請求項2に記載の固体撮像素子。 The polymer component (a) contains a crosslinkable group in the same or different polymer as the polymer having at least one structural unit selected from the structural unit (I) and the structural unit (II). The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising a structural unit (III). 前記構造単位(I)が、置換又は非置換の、ベンゼン環、ナフタレン環またはアントラセン環と、当該環に直接結合した−SiR3で表される基(前記Rは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アリール基、またはアルコキシ基であり;但し、前記Rの少なくとも1つは、アルコキシ基である)とを含む構造単位である請求項2または3に記載の固体撮像素子。The structural unit (I) is a substituted or unsubstituted benzene ring, naphthalene ring or ankoxy ring and a group represented by −SiR 3 directly bonded to the ring (the R is independently a hydrogen atom and a halogen, respectively). The solid-state imaging device according to claim 2 or 3, which is a structural unit containing an atom, a hydroxy group, an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group; however, at least one of the R is an alkoxy group). .. 前記感放射線性化合物(B)が、感放射線性酸発生剤および感放射線性塩基発生剤から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the radiation-sensitive compound (B) contains at least one compound selected from a radiation-sensitive acid generator and a radiation-sensitive base generator. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子を有する電子機器。 An electronic device having the solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 5. 医療用またはヘルスケア用カメラである請求項6に記載の電子機器。 The electronic device according to claim 6, which is a medical or healthcare camera. 固体撮像素子に含まれるマイクロレンズを被覆する硬化膜を形成するための、
ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と、
感放射線性化合物(B)と
を含有する感放射線性組成物。
To form a cured film that covers the microlens contained in the solid-state image sensor,
Resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring,
A radiation-sensitive composition containing a radiation-sensitive compound (B).
入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部に前記入射光を集めるマイクロレンズと、前記マイクロレンズ上の硬化膜とを有する固体撮像素子の製造方法であり、
ケイ素原子および芳香環を含む樹脂(A)と感放射線性化合物(B)とを含有する感放射線性組成物の塗膜を少なくとも前記マイクロレンズ上に形成する工程、前記塗膜の一部に放射線を照射する工程、放射線照射後の前記塗膜を現像し、所望の箇所以外に形成された前記塗膜を除去する工程、および現像後の前記塗膜を加熱することで、前記マイクロレンズ上に前記硬化膜を形成する工程
を有する、固体撮像素子の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state image sensor having a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion according to incident light, a microlens that collects the incident light in the photoelectric conversion unit, and a cured film on the microlens.
A step of forming a coating film of a radiation-sensitive composition containing a resin (A) containing a silicon atom and an aromatic ring and a radiation-sensitive compound (B) on at least the microlens, and radiation on a part of the coating film. By developing the coating film after irradiation, removing the coating film formed in a portion other than a desired portion, and heating the developed coating film on the microlens. A method for manufacturing a solid-state imaging device, which comprises a step of forming the cured film.
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