JP2000180621A - オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子 - Google Patents
オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子Info
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- JP2000180621A JP2000180621A JP10354731A JP35473198A JP2000180621A JP 2000180621 A JP2000180621 A JP 2000180621A JP 10354731 A JP10354731 A JP 10354731A JP 35473198 A JP35473198 A JP 35473198A JP 2000180621 A JP2000180621 A JP 2000180621A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分光特性を任意に調節することが可能なオン
チップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子を
提供する。 【解決手段】 屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜
１０Ａ，１０Ｂから成る多層膜を形成して光学フィルタ
を構成したオンチップカラーフィルタ１０を構成する。
また、このオンチップカラーフィルタ１０を用い、オン
チップカラーフィルタ１０をレンズ形状に形成した固体
撮像素子１を構成する。
チップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子を
提供する。 【解決手段】 屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜
１０Ａ，１０Ｂから成る多層膜を形成して光学フィルタ
を構成したオンチップカラーフィルタ１０を構成する。
また、このオンチップカラーフィルタ１０を用い、オン
チップカラーフィルタ１０をレンズ形状に形成した固体
撮像素子１を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶表示素
子や固体撮像素子等の素子に用いて好適なオンチップカ
ラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子に係わる。
子や固体撮像素子等の素子に用いて好適なオンチップカ
ラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子に係わる。
【０００２】
【従来の技術】カラー用のＣＣＤ固体撮像素子において
は、光電変換を行うセンサ部の上方に、所定の色のオン
チップカラーフィルタを形成して、このオンチップカラ
ーフィルタを通して光をセンサ部に入射させることによ
り、その所定の色に関する信号を得ていた。
は、光電変換を行うセンサ部の上方に、所定の色のオン
チップカラーフィルタを形成して、このオンチップカラ
ーフィルタを通して光をセンサ部に入射させることによ
り、その所定の色に関する信号を得ていた。
【０００３】このオンチップカラーフィルタには、例え
ば顔料入りのカラーレジストや、染料入りのカラーレジ
スト等が用いられ、これを所定のパターンにパターニン
グすることにより、オンチップカラーフィルタを形成し
ていた。従来のカラー用ＣＣＤ固体撮像素子の要部の概
略断面図を図２に示す。
ば顔料入りのカラーレジストや、染料入りのカラーレジ
スト等が用いられ、これを所定のパターンにパターニン
グすることにより、オンチップカラーフィルタを形成し
ていた。従来のカラー用ＣＣＤ固体撮像素子の要部の概
略断面図を図２に示す。
【０００４】図２に示すように、この固体撮像素子２０
は、半導体基板２１内にセンサ（受光部）２２が形成さ
れ、この受光部２２以外の半導体基板２１上にはゲート
絶縁膜２３を介して転送電極２４が形成されている。転
送電極２４上には層間絶縁膜２５を介して遮光膜２６が
形成されて転送電極２４への光の入射を防止する。ま
た、遮光膜２６には受光部２２上に開口が設けられて、
受光部２２に光が入射するようにしている。また、遮光
膜２６を覆って層間絶縁層２７が形成され、この層間絶
縁層２７上には、平坦化膜２８が形成されて、その上面
が平坦化されている。さらに、平坦化膜２８上には、オ
ンチップカラーフィルタ２９が形成され、オンチップカ
ラーフィルタ２９上には、オンチップマイクロレンズ３
０が形成されている。
は、半導体基板２１内にセンサ（受光部）２２が形成さ
れ、この受光部２２以外の半導体基板２１上にはゲート
絶縁膜２３を介して転送電極２４が形成されている。転
送電極２４上には層間絶縁膜２５を介して遮光膜２６が
形成されて転送電極２４への光の入射を防止する。ま
た、遮光膜２６には受光部２２上に開口が設けられて、
受光部２２に光が入射するようにしている。また、遮光
膜２６を覆って層間絶縁層２７が形成され、この層間絶
縁層２７上には、平坦化膜２８が形成されて、その上面
が平坦化されている。さらに、平坦化膜２８上には、オ
ンチップカラーフィルタ２９が形成され、オンチップカ
ラーフィルタ２９上には、オンチップマイクロレンズ３
０が形成されている。
【０００５】オンチップカラーフィルタ２９は、図示し
ないが、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等のカラ
ーレジストを用いて、各色のカラーレジストを所定のパ
ターンに形成して構成されている。
ないが、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）等のカラ
ーレジストを用いて、各色のカラーレジストを所定のパ
ターンに形成して構成されている。
【０００６】このとき、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）等各色のカラーフィルタの分光特性は、使用した
カラーレジストの分光特性に固定される。
（青）等各色のカラーフィルタの分光特性は、使用した
カラーレジストの分光特性に固定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このとき、カラーフィ
ルタ２９の分光特性が固定されているので、カラーフィ
ルタを透過して受光部２２に入射する光の波長範囲が固
定される。従って、受光部２２への入射光の波長が、望
ましい波長と必ずしも一致するとは限らない。また、こ
の入射光の波長範囲を、より好ましい所望の範囲に調節
することが難しい。
ルタ２９の分光特性が固定されているので、カラーフィ
ルタを透過して受光部２２に入射する光の波長範囲が固
定される。従って、受光部２２への入射光の波長が、望
ましい波長と必ずしも一致するとは限らない。また、こ
の入射光の波長範囲を、より好ましい所望の範囲に調節
することが難しい。
【０００８】また、オンチップカラーフィルタ２９に用
いられるカラーレジストは、紫外線の照射等によって分
光特性が経時変化することがある。
いられるカラーレジストは、紫外線の照射等によって分
光特性が経時変化することがある。
【０００９】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、分光特性を任意に調節することが可能なオンチ
ップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子を提
供するものである。
いては、分光特性を任意に調節することが可能なオンチ
ップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子を提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のオンチップカラ
ーフィルタは、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜
から成る多層膜を形成して光学フィルタを構成するもの
である。
ーフィルタは、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜
から成る多層膜を形成して光学フィルタを構成するもの
である。
【００１１】本発明の固体撮像素子は、屈折率の異なる
少なくとも２種以上の膜から成る多層膜により構成され
たオンチップカラーフィルタを用い、このオンチップカ
ラーフィルタがレンズ形状に形成されて成るものであ
る。
少なくとも２種以上の膜から成る多層膜により構成され
たオンチップカラーフィルタを用い、このオンチップカ
ラーフィルタがレンズ形状に形成されて成るものであ
る。
【００１２】上述の本発明のオンチップカラーフィルタ
によれば、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜から
成る多層膜を形成して光学フィルタを構成することによ
り、光学フィルタの分光特性を調節することができ、透
過する光の波長を調節することができる。
によれば、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜から
成る多層膜を形成して光学フィルタを構成することによ
り、光学フィルタの分光特性を調節することができ、透
過する光の波長を調節することができる。
【００１３】上述の本発明の固体撮像素子によれば、上
述のオンチップカラーフィルタを有して構成することに
より、各画素毎に分光特性を調節して所望の波長範囲の
光を受光部に入射させることができる。また、カラーフ
ィルタがレンズ形状に形成されているので、レンズ作用
により入射光を効率よく集光させることができる。
述のオンチップカラーフィルタを有して構成することに
より、各画素毎に分光特性を調節して所望の波長範囲の
光を受光部に入射させることができる。また、カラーフ
ィルタがレンズ形状に形成されているので、レンズ作用
により入射光を効率よく集光させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、屈折率の異なる少なく
とも２種以上の膜から成る多層膜を形成して光学フィル
タを構成するオンチップカラーフィルタである。
とも２種以上の膜から成る多層膜を形成して光学フィル
タを構成するオンチップカラーフィルタである。
【００１５】また本発明は、上記オンチップカラーフィ
ルタにおいて、屈折率の異なる膜として、酸化シリコン
膜及び酸化チタン膜を用いる構成とする。
ルタにおいて、屈折率の異なる膜として、酸化シリコン
膜及び酸化チタン膜を用いる構成とする。
【００１６】本発明は、屈折率の異なる少なくとも２種
以上の膜から成る多層膜により構成されたオンチップカ
ラーフィルタを用い、オンチップカラーフィルタがレン
ズ形状に形成されて成る固体撮像素子である。
以上の膜から成る多層膜により構成されたオンチップカ
ラーフィルタを用い、オンチップカラーフィルタがレン
ズ形状に形成されて成る固体撮像素子である。
【００１７】また本発明は、上記固体撮像素子におい
て、屈折率の異なる膜として、酸化シリコン膜及び酸化
チタン膜を用いる構成とする。
て、屈折率の異なる膜として、酸化シリコン膜及び酸化
チタン膜を用いる構成とする。
【００１８】図１は、本発明の一実施の形態として、固
体撮像素子の要部の概略断面図を示す。
体撮像素子の要部の概略断面図を示す。
【００１９】この固体撮像素子１は、半導体基板１１内
にフォトダイオードからなり入射光を電荷に変換するセ
ンサ（受光部）２が形成され、この受光部２以外の半導
体基板１１上には、ゲート絶縁膜３を介して、受光部２
で変換した電荷を転送する転送部を構成する２層の転送
電極４（４Ａ，４Ｂ）が形成されている。転送電極４上
には層間絶縁膜５を介して遮光膜６が形成され、この遮
光膜６は転送電極４への光の入射を防止する。また、遮
光膜６には受光部２上に開口が設けられて、受光部２に
光が入射するようにしている。また、遮光膜６を覆って
層間絶縁層７が形成され、この層間絶縁層７上には、平
坦化膜８が形成されて、その上面が平坦化されている。
にフォトダイオードからなり入射光を電荷に変換するセ
ンサ（受光部）２が形成され、この受光部２以外の半導
体基板１１上には、ゲート絶縁膜３を介して、受光部２
で変換した電荷を転送する転送部を構成する２層の転送
電極４（４Ａ，４Ｂ）が形成されている。転送電極４上
には層間絶縁膜５を介して遮光膜６が形成され、この遮
光膜６は転送電極４への光の入射を防止する。また、遮
光膜６には受光部２上に開口が設けられて、受光部２に
光が入射するようにしている。また、遮光膜６を覆って
層間絶縁層７が形成され、この層間絶縁層７上には、平
坦化膜８が形成されて、その上面が平坦化されている。
【００２０】本実施の形態においては、さらに平坦化膜
８上に、平坦化膜８と同様の材料によって構成された曲
面状の凸部９を介して、オンチップカラーフィルタ１０
が形成されて固体撮像素子１が構成されている。
８上に、平坦化膜８と同様の材料によって構成された曲
面状の凸部９を介して、オンチップカラーフィルタ１０
が形成されて固体撮像素子１が構成されている。
【００２１】そして、オンチップカラーフィルタ１０
は、上面が凸レンズ形状に形成され、またＳｉＯ2 膜１
０ＡとＴｉＯ2 膜１０Ｂとの多層膜から形成されてい
る。
は、上面が凸レンズ形状に形成され、またＳｉＯ2 膜１
０ＡとＴｉＯ2 膜１０Ｂとの多層膜から形成されてい
る。
【００２２】この多層膜は、平坦化膜８上に同様の材料
により上面が凸レンズ形状とされた凸部９を形成した
後、この凸部９を覆ってＳｉＯ2 膜１０ＡとＴｉＯ2 膜
１０Ｂとを順次交互に積層することにより、上面を凸レ
ンズ形状に形成することができる。
により上面が凸レンズ形状とされた凸部９を形成した
後、この凸部９を覆ってＳｉＯ2 膜１０ＡとＴｉＯ2 膜
１０Ｂとを順次交互に積層することにより、上面を凸レ
ンズ形状に形成することができる。
【００２３】上述の構成のオンチップカラーフィルタ１
０に入射した光は、ＳｉＯ2 膜１０ＡとＴｉＯ2 膜１０
Ｂとの界面において生じる反射光と干渉するので、入射
光のオンチップカラーフィルタ１０を通過する透過率
は、波長依存性をもつ。この波長依存性は、多層膜の膜
厚、層数によって任意に決定できる。
０に入射した光は、ＳｉＯ2 膜１０ＡとＴｉＯ2 膜１０
Ｂとの界面において生じる反射光と干渉するので、入射
光のオンチップカラーフィルタ１０を通過する透過率
は、波長依存性をもつ。この波長依存性は、多層膜の膜
厚、層数によって任意に決定できる。
【００２４】また、オンチップカラーフィルタ１０の上
面が凸レンズ形状に形成されているため、入射光がレン
ズの効果により受光部２へ集められる。
面が凸レンズ形状に形成されているため、入射光がレン
ズの効果により受光部２へ集められる。
【００２５】このオンチップカラーフィルタ１０を構成
する多層膜において、各層の層厚や層数は任意の構成を
採ることができる。また、例えば１層目と３層目のＳｉ
Ｏ2 膜１０Ａ等のように、同一材料の層でも形成順序が
異なる層も、必ずしも厚さが同一としなくてもよく、所
望の波長選択性を得るように厚さを設計することができ
る。
する多層膜において、各層の層厚や層数は任意の構成を
採ることができる。また、例えば１層目と３層目のＳｉ
Ｏ2 膜１０Ａ等のように、同一材料の層でも形成順序が
異なる層も、必ずしも厚さが同一としなくてもよく、所
望の波長選択性を得るように厚さを設計することができ
る。
【００２６】ただし、同一画素内では、多層膜の１層の
厚さはどの部分も一定として、位置によっても分光特性
が変わらないように構成する。
厚さはどの部分も一定として、位置によっても分光特性
が変わらないように構成する。
【００２７】そして、オンチップカラーフィルタ１０
は、各画素毎に所定の色の入射光があるようにする。即
ち、例えばベイヤー配列等のパターンに従って、各画素
にそれぞれの色に対応する入射光が得られる条件に、多
層膜の各層の層厚や層数を設計する。
は、各画素毎に所定の色の入射光があるようにする。即
ち、例えばベイヤー配列等のパターンに従って、各画素
にそれぞれの色に対応する入射光が得られる条件に、多
層膜の各層の層厚や層数を設計する。
【００２８】例えば図１では３画素分の断面図が示され
ているが、これらの画素の色が互いに異なる場合には、
オンチップカラー１０において図中実線で示した隣接画
素間の境界で、多層膜の各層の層厚や層数の設計条件が
異なることになる。このとき、多層膜の各層を積層する
際に、この境界まで各層が形成されるようにパターニン
グする。
ているが、これらの画素の色が互いに異なる場合には、
オンチップカラー１０において図中実線で示した隣接画
素間の境界で、多層膜の各層の層厚や層数の設計条件が
異なることになる。このとき、多層膜の各層を積層する
際に、この境界まで各層が形成されるようにパターニン
グする。
【００２９】上述の実施の形態の固体撮像素子１によれ
ば、ＳｉＯ2 膜１０ＡとＴｉＯ2 膜１０Ｂから成る多層
膜によりオンチップカラーフィルタ１０を構成したこと
により、多層膜の膜厚や層数を変更すれば任意の分光特
性を得ることができる。
ば、ＳｉＯ2 膜１０ＡとＴｉＯ2 膜１０Ｂから成る多層
膜によりオンチップカラーフィルタ１０を構成したこと
により、多層膜の膜厚や層数を変更すれば任意の分光特
性を得ることができる。
【００３０】さらに上述の実施の形態では、オンチップ
カラーフィルタ１０がレンズ形状に形成されてオンチッ
プレンズを兼ねることにより、従来のようにオンチップ
カラーフィルタとオンチップレンズとを別個に設ける必
要がなく、その分受光部からレンズまでの層厚を薄くし
てレンズと受光部の距離を短縮できる。従って、入射光
を効率よく集光して、受光部への入射光量を多くするこ
とができる。
カラーフィルタ１０がレンズ形状に形成されてオンチッ
プレンズを兼ねることにより、従来のようにオンチップ
カラーフィルタとオンチップレンズとを別個に設ける必
要がなく、その分受光部からレンズまでの層厚を薄くし
てレンズと受光部の距離を短縮できる。従って、入射光
を効率よく集光して、受光部への入射光量を多くするこ
とができる。
【００３１】また、多層膜を構成するＳｉＯ2 膜１０Ａ
やＴｉＯ2 膜１０Ｂの屈折率は、紫外線の照射によって
も変化しないので、従来カラーレジストで生じていた紫
外線等による分光特性の経時変化がない。
やＴｉＯ2 膜１０Ｂの屈折率は、紫外線の照射によって
も変化しないので、従来カラーレジストで生じていた紫
外線等による分光特性の経時変化がない。
【００３２】上述の実施の形態においては、ＳｉＯ2 膜
とＴｉＯ2 膜の２種の材料層から成る多層膜によりカラ
ーフィルタを構成したが、その他互いに屈折率の異なる
（即ち屈折率にある程度差がある）２種以上の材料層か
ら成る多層膜によりカラーフィルタを構成してもよい。
このとき、所望の波長の入射光に対する透過率が低くな
らない材料を選択する。
とＴｉＯ2 膜の２種の材料層から成る多層膜によりカラ
ーフィルタを構成したが、その他互いに屈折率の異なる
（即ち屈折率にある程度差がある）２種以上の材料層か
ら成る多層膜によりカラーフィルタを構成してもよい。
このとき、所望の波長の入射光に対する透過率が低くな
らない材料を選択する。
【００３３】上述の実施の形態では、オンチップカラー
フィルタを固体撮像素子に用いた場合であったが、その
他の素子、例えば液晶表示素子やその他のカラー表示素
子等においても、本発明のオンチップカラーフィルタを
適用して、素子のカラーフィルタを形成することによ
り、同様に任意の分光特性を得ることができる。
フィルタを固体撮像素子に用いた場合であったが、その
他の素子、例えば液晶表示素子やその他のカラー表示素
子等においても、本発明のオンチップカラーフィルタを
適用して、素子のカラーフィルタを形成することによ
り、同様に任意の分光特性を得ることができる。
【００３４】本発明のオンチップカラーフィルタ及び本
発明の固体撮像素子は、上述の実施の形態に限定される
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。
発明の固体撮像素子は、上述の実施の形態に限定される
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。
【００３５】
【発明の効果】上述の本発明によるオンチップカラーフ
ィルタによれば、屈折率の異なる少なくとも２種以上の
膜から成る多層膜から光学フィルタを構成してオンチッ
プカラーフィルタを形成することにより、多層膜の膜厚
や層数の設計を調節すれば任意の分光特性を得ることが
できる。また、カラーレジストで生じていた紫外線等に
よる分光特性の経時変化がない。
ィルタによれば、屈折率の異なる少なくとも２種以上の
膜から成る多層膜から光学フィルタを構成してオンチッ
プカラーフィルタを形成することにより、多層膜の膜厚
や層数の設計を調節すれば任意の分光特性を得ることが
できる。また、カラーレジストで生じていた紫外線等に
よる分光特性の経時変化がない。
【００３６】また、上述のオンチップカラーフィルタを
固体撮像素子に用いることにより、各画素毎に所定の色
の入射光が得られるようにすることができる。さらに、
オンチップカラーフィルタをレンズ形状にすることによ
り、オンチップレンズと兼用することができ、従来のよ
うにオンチップカラーフィルタとオンチップレンズとを
別個に設ける必要がなく、その分層厚を薄くしてレンズ
と受光部の距離を短く短縮できる。従って、より集光効
果を発揮することができる。
固体撮像素子に用いることにより、各画素毎に所定の色
の入射光が得られるようにすることができる。さらに、
オンチップカラーフィルタをレンズ形状にすることによ
り、オンチップレンズと兼用することができ、従来のよ
うにオンチップカラーフィルタとオンチップレンズとを
別個に設ける必要がなく、その分層厚を薄くしてレンズ
と受光部の距離を短く短縮できる。従って、より集光効
果を発揮することができる。
【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像素子の要部の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】従来の固体撮像素子の要部の概略断面図であ
る。
る。
１…固体撮像素子、２…センサ（受光部）、３…ゲート
絶縁膜、４，４Ａ，４Ｂ…転送電極、５…層間絶縁膜、
６…遮光膜、７…層間絶縁層、８…平坦化膜、１０…オ
ンチップカラーフィルタ、１０Ａ…ＳｉＯ2 膜、１０Ｂ
…ＴｉＯ2 膜
絶縁膜、４，４Ａ，４Ｂ…転送電極、５…層間絶縁膜、
６…遮光膜、７…層間絶縁層、８…平坦化膜、１０…オ
ンチップカラーフィルタ、１０Ａ…ＳｉＯ2 膜、１０Ｂ
…ＴｉＯ2 膜
Claims (4)
- 【請求項１】 屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜
から成る多層膜を形成して光学フィルタを構成すること
を特徴とするオンチップカラーフィルタ。 - 【請求項２】 上記屈折率の異なる膜として、酸化シリ
コン膜及び酸化チタン膜を用いることを特徴とする請求
項１に記載のオンチップカラーフィルタ。 - 【請求項３】 屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜
から成る多層膜により構成されたオンチップカラーフィ
ルタを用い、 上記オンチップカラーフィルタがレンズ形状に形成され
て成ることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項４】 上記屈折率の異なる膜として、酸化シリ
コン膜及び酸化チタン膜を用いることを特徴とする請求
項３に記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354731A JP2000180621A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10354731A JP2000180621A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180621A true JP2000180621A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18439537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10354731A Pending JP2000180621A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000180621A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2005013369A1 (ja) * | 2003-08-01 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ |
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