JP2002094037A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその製造方法Info
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- JP2002094037A JP2002094037A JP2000281798A JP2000281798A JP2002094037A JP 2002094037 A JP2002094037 A JP 2002094037A JP 2000281798 A JP2000281798 A JP 2000281798A JP 2000281798 A JP2000281798 A JP 2000281798A JP 2002094037 A JP2002094037 A JP 2002094037A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】受光素子上に平坦化層及び樹脂レンズを備え、
受光素子と樹脂レンズの間に複数色のカラーフィルタを
配設する固体撮像素子において、カラーフィルタの各主
波長の光が各々対応した受光素子上に焦点を結び、受光
素子の各色毎の感度のバラツキ、色バランスの不具合を
もたらすことのない固体撮像素子及びその製造方法を提
供すること。 【解決手段】樹脂レンズ１１に入射する光の内、カラー
フィルタ１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒの各主波長の光が受光
素子１７上に焦点を結ぶようにカラーフィルタの各膜厚
を設定したこと。
受光素子と樹脂レンズの間に複数色のカラーフィルタを
配設する固体撮像素子において、カラーフィルタの各主
波長の光が各々対応した受光素子上に焦点を結び、受光
素子の各色毎の感度のバラツキ、色バランスの不具合を
もたらすことのない固体撮像素子及びその製造方法を提
供すること。 【解決手段】樹脂レンズ１１に入射する光の内、カラー
フィルタ１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒの各主波長の光が受光
素子１７上に焦点を結ぶようにカラーフィルタの各膜厚
を設定したこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｃ−ＭＯＳやＣＣ
Ｄなどに代表される固体撮像素子に関するものであり、
特に、固体撮像素子表面に形成される樹脂レンズの焦点
距離を最適化した固体撮像素子及びその製造方法に関す
る。
Ｄなどに代表される固体撮像素子に関するものであり、
特に、固体撮像素子表面に形成される樹脂レンズの焦点
距離を最適化した固体撮像素子及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤなどの固体撮像素子の光電変換に
寄与する領域（開口部）は、素子サイズや画素数にも依
存するが、その全面積に対し１０〜４０％程度に限られ
てしまう。開口部が小さいことは、そのまま感度低下に
つながるので、これを補うために受光素子上に集光用の
樹脂レンズを形成することが一般的である。また、固体
撮像素子のカラー化は、その受光素子と樹脂レンズに間
にＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の原色のカラーフィル
タをそれぞれ配設することによって行われるのが一般的
であり、カラー化された固体撮像素子はこのカラーフィ
ルタで色分解をする。
寄与する領域（開口部）は、素子サイズや画素数にも依
存するが、その全面積に対し１０〜４０％程度に限られ
てしまう。開口部が小さいことは、そのまま感度低下に
つながるので、これを補うために受光素子上に集光用の
樹脂レンズを形成することが一般的である。また、固体
撮像素子のカラー化は、その受光素子と樹脂レンズに間
にＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の原色のカラーフィル
タをそれぞれ配設することによって行われるのが一般的
であり、カラー化された固体撮像素子はこのカラーフィ
ルタで色分解をする。
【０００３】図３は、このような固体撮像素子の一例を
示す部分断面図である。図３に示すように、固体撮像素
子は、その表面に受光素子（３７）、遮光層（３６）、
バリアー膜（３９）などが形成された半導体基板（３
８）上に、平坦化層（３４）、原色のカラーフィルタ
（３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ）、平坦化層（３２）、樹脂
レンズ（３１）が順次形成されたものである。
示す部分断面図である。図３に示すように、固体撮像素
子は、その表面に受光素子（３７）、遮光層（３６）、
バリアー膜（３９）などが形成された半導体基板（３
８）上に、平坦化層（３４）、原色のカラーフィルタ
（３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ）、平坦化層（３２）、樹脂
レンズ（３１）が順次形成されたものである。
【０００４】複数の受光素子（３７）の上方には、各々
の受光素子（３７）に対応した樹脂レンズ（３１）が設
けられており、各々の受光素子（３７）と樹脂レンズ
（３１）の間には、各々の受光素子（３７）及び樹脂レ
ンズ（３１）に対応した複数色のカラーフィルタ（３３
Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ）が設けられている。そして、平坦
化層（３２）表面と受光素子（３７）表面との距離
（Ｄ）は一定なものとなっている。
の受光素子（３７）に対応した樹脂レンズ（３１）が設
けられており、各々の受光素子（３７）と樹脂レンズ
（３１）の間には、各々の受光素子（３７）及び樹脂レ
ンズ（３１）に対応した複数色のカラーフィルタ（３３
Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ）が設けられている。そして、平坦
化層（３２）表面と受光素子（３７）表面との距離
（Ｄ）は一定なものとなっている。
【０００５】外光（３０）は樹脂レンズ（３１）に入射
すると、樹脂レンズ（３１）にて屈折し平坦化層（３
２）、カラーフィルタ（３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ）、平
坦化層（３４）を経て受光素子（３７）に達するが、光
は色（波長）によって屈折が変わるので、例えば、原色
のカラーフィルタのＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）にお
いては、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の順に屈折が小
さくなる。固体撮像素子の樹脂レンズ（３１）の形成に
用いる樹脂の屈折率は高屈折率であるので、固体撮像素
子の樹脂レンズにおいては、この色（波長）によって変
わる屈折の差は大きなものとなり、発現する光の分散の
量は大きなものとなる。
すると、樹脂レンズ（３１）にて屈折し平坦化層（３
２）、カラーフィルタ（３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ）、平
坦化層（３４）を経て受光素子（３７）に達するが、光
は色（波長）によって屈折が変わるので、例えば、原色
のカラーフィルタのＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）にお
いては、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の順に屈折が小
さくなる。固体撮像素子の樹脂レンズ（３１）の形成に
用いる樹脂の屈折率は高屈折率であるので、固体撮像素
子の樹脂レンズにおいては、この色（波長）によって変
わる屈折の差は大きなものとなり、発現する光の分散の
量は大きなものとなる。
【０００６】例えば、原色のカラーフィルタのＧ（緑）
の主波長５４０ｎｍの光が樹脂レンズ（３１）にて屈折
し平坦化層（３２）、カラーフィルタ（３３Ｇ）、平坦
化層（３４）を経て受光素子（３７）上に焦点を結ぶよ
うに、平坦化層表面と受光素子表面との距離（Ｄ）を設
定すると、距離（Ｄ）は主波長５４０ｎｍの光での樹脂
レンズ（３１）の焦点距離（ｆG ）と等しくなる。
の主波長５４０ｎｍの光が樹脂レンズ（３１）にて屈折
し平坦化層（３２）、カラーフィルタ（３３Ｇ）、平坦
化層（３４）を経て受光素子（３７）上に焦点を結ぶよ
うに、平坦化層表面と受光素子表面との距離（Ｄ）を設
定すると、距離（Ｄ）は主波長５４０ｎｍの光での樹脂
レンズ（３１）の焦点距離（ｆG ）と等しくなる。
【０００７】この際、原色のカラーフィルタのＢ（青）
の主波長４５０ｎｍの光での樹脂レンズ（３１）の焦点
距離（ｆB ）は、（ｆG ）より短くなり受光素子（３
７）上方に位置し、また、原色のカラーフィルタのＲ
（赤）の主波長６１０ｎｍの光での樹脂レンズ（３１）
の焦点距離（ｆR ）は、（ｆG ）より長くなり受光素子
（３７）下方に位置することになる。すなわち、樹脂レ
ンズの色収差に相当する現象が顕著に表れ、各々の主波
長の光が異なった位置に焦点を結ぶことになる。このよ
うな状態の固体撮像素子では、受光素子の各色毎の感度
のバラツキ、色バランスの不具合をもたらすものとな
る。
の主波長４５０ｎｍの光での樹脂レンズ（３１）の焦点
距離（ｆB ）は、（ｆG ）より短くなり受光素子（３
７）上方に位置し、また、原色のカラーフィルタのＲ
（赤）の主波長６１０ｎｍの光での樹脂レンズ（３１）
の焦点距離（ｆR ）は、（ｆG ）より長くなり受光素子
（３７）下方に位置することになる。すなわち、樹脂レ
ンズの色収差に相当する現象が顕著に表れ、各々の主波
長の光が異なった位置に焦点を結ぶことになる。このよ
うな状態の固体撮像素子では、受光素子の各色毎の感度
のバラツキ、色バランスの不具合をもたらすものとな
る。
【０００８】表１は本発明者らの測定データであるが、
固体撮像素子に用いる樹脂レンズの材料の一例として東
京応化（株）製：ＴＭＲ−Ｐ３を取り上げ、その可視光
領域の各波長における屈折率の数値を示した。表１に示
すように、例えば、４００ｎｍと７００ｎｍとでは、樹
脂レンズの材料の屈折率の差が略０．０４程度あること
が理解できる。この例以外の市販の樹脂レンズの材料に
おける屈折率の差も、屈折率の絶対値は多少異なるもの
の略同様な傾向にある。このことは、樹脂レンズを用い
る光学系において、正確な焦点距離の設計を行い、受光
感度の精度を向上させるには、使用する材料の屈折率、
各波長における屈折率の差、すなわち、分散を考慮する
必要があることが示されたといえる。
固体撮像素子に用いる樹脂レンズの材料の一例として東
京応化（株）製：ＴＭＲ−Ｐ３を取り上げ、その可視光
領域の各波長における屈折率の数値を示した。表１に示
すように、例えば、４００ｎｍと７００ｎｍとでは、樹
脂レンズの材料の屈折率の差が略０．０４程度あること
が理解できる。この例以外の市販の樹脂レンズの材料に
おける屈折率の差も、屈折率の絶対値は多少異なるもの
の略同様な傾向にある。このことは、樹脂レンズを用い
る光学系において、正確な焦点距離の設計を行い、受光
感度の精度を向上させるには、使用する材料の屈折率、
各波長における屈折率の差、すなわち、分散を考慮する
必要があることが示されたといえる。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するためになされたものであり、複数の受光素子上
に平坦化層及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂
レンズを備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの
間に該複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した
複数色のカラーフィルタを配設する固体撮像素子におい
て、複数色のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応
した受光素子上に焦点を結び、従って、受光素子の各色
毎の感度のバラツキ、色バランスの不具合をもたらすこ
とのない固体撮像素子を提供することを課題とするもの
である。また、その固体撮像素子の製造方法を提供する
ことを課題とするものである。
解決するためになされたものであり、複数の受光素子上
に平坦化層及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂
レンズを備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの
間に該複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した
複数色のカラーフィルタを配設する固体撮像素子におい
て、複数色のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応
した受光素子上に焦点を結び、従って、受光素子の各色
毎の感度のバラツキ、色バランスの不具合をもたらすこ
とのない固体撮像素子を提供することを課題とするもの
である。また、その固体撮像素子の製造方法を提供する
ことを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の受光素
子上に平坦化層及び該複数の受光素子に対応した複数の
樹脂レンズを備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レン
ズの間に該複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応
した複数色のカラーフィルタを配設する固体撮像素子に
おいて、該複数の樹脂レンズに入射する光の内、複数色
のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応した各受光
素子上に焦点を結ぶように複数色のカラーフィルタの各
膜厚を設定したことを特徴とする固体撮像素子である。
子上に平坦化層及び該複数の受光素子に対応した複数の
樹脂レンズを備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レン
ズの間に該複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応
した複数色のカラーフィルタを配設する固体撮像素子に
おいて、該複数の樹脂レンズに入射する光の内、複数色
のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応した各受光
素子上に焦点を結ぶように複数色のカラーフィルタの各
膜厚を設定したことを特徴とする固体撮像素子である。
【００１２】また、本発明は、上記発明による固体撮像
素子において、前記カラーフィルタが着色顔料を分散さ
せた樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする固
体撮像素子である。
素子において、前記カラーフィルタが着色顔料を分散さ
せた樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする固
体撮像素子である。
【００１３】また、本発明は、複数の受光素子上に平坦
化層及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂レンズ
を備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの間に該
複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した複数色
のカラーフィルタを配設する固体撮像素子の製造方法に
おいて、該複数の樹脂レンズに入射する光の内、複数色
のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応した各受光
素子上に焦点を結ぶように複数色のカラーフィルタの各
膜厚を設定した複数色のカラーフィルタの形成を、その
膜厚の薄い順に形成していくことを特徴とする固体撮像
素子の製造方法である。
化層及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂レンズ
を備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの間に該
複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した複数色
のカラーフィルタを配設する固体撮像素子の製造方法に
おいて、該複数の樹脂レンズに入射する光の内、複数色
のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応した各受光
素子上に焦点を結ぶように複数色のカラーフィルタの各
膜厚を設定した複数色のカラーフィルタの形成を、その
膜厚の薄い順に形成していくことを特徴とする固体撮像
素子の製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明による固体撮像素子
及びその製造方法を、その実施形態に基づいて説明す
る。図１は、本発明による固体撮像素子の一実施例を示
す部分断面図である。図１に示すように、固体撮像素子
（１０）は、その表面に受光素子（１７）、遮光層（１
６）、バリアー膜（１９）などが形成された半導体基板
（１８）上に、平坦化層（１４）、原色のカラーフィル
タ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）、平坦化層（１２）、樹
脂レンズ（１１）が順次形成されたものである。
及びその製造方法を、その実施形態に基づいて説明す
る。図１は、本発明による固体撮像素子の一実施例を示
す部分断面図である。図１に示すように、固体撮像素子
（１０）は、その表面に受光素子（１７）、遮光層（１
６）、バリアー膜（１９）などが形成された半導体基板
（１８）上に、平坦化層（１４）、原色のカラーフィル
タ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）、平坦化層（１２）、樹
脂レンズ（１１）が順次形成されたものである。
【００１５】複数の受光素子（１７）の上方には、各々
の受光素子（１７）に対応した樹脂レンズ（１１）が設
けられており、各々の受光素子（１７）と樹脂レンズ
（１１）の間には、各々の受光素子（１７）及び樹脂レ
ンズ（１１）に対応した複数色のカラーフィルタが設け
られている。図１においては、複数色のカラーフィルタ
は原色のＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）のカラーフィル
タ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）である。平坦化層（１
４）の層厚は一定なものであり、また、原色のカラーフ
ィルタ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）部分と樹脂レンズ
（１１）部分の間の平坦化層（１２）の層厚も一定なも
のとなっている。
の受光素子（１７）に対応した樹脂レンズ（１１）が設
けられており、各々の受光素子（１７）と樹脂レンズ
（１１）の間には、各々の受光素子（１７）及び樹脂レ
ンズ（１１）に対応した複数色のカラーフィルタが設け
られている。図１においては、複数色のカラーフィルタ
は原色のＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）のカラーフィル
タ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）である。平坦化層（１
４）の層厚は一定なものであり、また、原色のカラーフ
ィルタ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）部分と樹脂レンズ
（１１）部分の間の平坦化層（１２）の層厚も一定なも
のとなっている。
【００１６】原色のＢ（青）のカラーフィルタ（１３
Ｂ）の膜厚は、樹脂レンズ（１１）に入射した光の内、
Ｂ（青）の各主波長４５０ｎｍの光が受光素子（１７）
上に焦点を結ぶように設定したものである。また、原色
のＧ（緑）のカラーフィルタ（１３Ｇ）の膜厚は、樹脂
レンズ（１１）に入射した光の内、Ｇ（緑）の各主波長
５４０ｎｍの光が受光素子（１７）上に焦点を結ぶよう
に、Ｂ（青）のカラーフィルタ（１３Ｂ）の膜厚より厚
く設定したものである。また、原色のＲ（赤）のカラー
フィルタ（１３Ｒ）の膜厚は、樹脂レンズ（１１）に入
射した光の内、Ｒ（赤）の各主波長６１０ｎｍの光が受
光素子（１７）上に焦点を結ぶように、Ｇ（緑）のカラ
ーフィルタ（１３Ｇ）の膜厚より厚く設定したものであ
る。従って、各主波長の光が、各カラーフィルタに対応
した受光素子上に焦点を結ぶことになり、受光素子の各
色毎の感度のバラツキ、色バランスの不具合をもたらす
ことのない固体撮像素子となる。
Ｂ）の膜厚は、樹脂レンズ（１１）に入射した光の内、
Ｂ（青）の各主波長４５０ｎｍの光が受光素子（１７）
上に焦点を結ぶように設定したものである。また、原色
のＧ（緑）のカラーフィルタ（１３Ｇ）の膜厚は、樹脂
レンズ（１１）に入射した光の内、Ｇ（緑）の各主波長
５４０ｎｍの光が受光素子（１７）上に焦点を結ぶよう
に、Ｂ（青）のカラーフィルタ（１３Ｂ）の膜厚より厚
く設定したものである。また、原色のＲ（赤）のカラー
フィルタ（１３Ｒ）の膜厚は、樹脂レンズ（１１）に入
射した光の内、Ｒ（赤）の各主波長６１０ｎｍの光が受
光素子（１７）上に焦点を結ぶように、Ｇ（緑）のカラ
ーフィルタ（１３Ｇ）の膜厚より厚く設定したものであ
る。従って、各主波長の光が、各カラーフィルタに対応
した受光素子上に焦点を結ぶことになり、受光素子の各
色毎の感度のバラツキ、色バランスの不具合をもたらす
ことのない固体撮像素子となる。
【００１７】光の屈折は、一般にスネルの法則と呼ばれ
る下記の数式（１）で表され、数式（１）においては、
図４に示すように、θ1 は光の入射角、θ2 は屈折角、
ｎ’が媒質２（２）（屈折側）の媒質１（１）（入射
側）に対する屈折率である。本発明の固体撮像素子にお
いて、光は固体撮像素子の外側、つまり媒質１が空気で
ある方向から入射し、媒質２、つまり樹脂レンズ（凸レ
ンズ）との界面で屈折することになる。 ＳＩＮ θ1 ／ ＳＩＮ θ2 ＝ ｎ’・・・・・・・（１）
る下記の数式（１）で表され、数式（１）においては、
図４に示すように、θ1 は光の入射角、θ2 は屈折角、
ｎ’が媒質２（２）（屈折側）の媒質１（１）（入射
側）に対する屈折率である。本発明の固体撮像素子にお
いて、光は固体撮像素子の外側、つまり媒質１が空気で
ある方向から入射し、媒質２、つまり樹脂レンズ（凸レ
ンズ）との界面で屈折することになる。 ＳＩＮ θ1 ／ ＳＩＮ θ2 ＝ ｎ’・・・・・・・（１）
【００１８】また、固体撮像素子の樹脂レンズのような
形状のレンズの焦点距離（ｆ）は、下記の数式（２）で
表される。 ｆ ＝ ｎ’ｒ／（ｎ’−ｎ） ・・・・・・・（２） 数式（２）で、ｎ’は上記屈折率、ｒは樹脂レンズの曲
率半径、ｎは空気の屈折率である。ｎ’を樹脂レンズの
屈折率としたとき、樹脂レンズの焦点距離（ｆ）は樹脂
レンズの曲率半径とその屈折率できまる。本発明では、
樹脂レンズの曲率半径は、全て同じであることを前提と
するので、樹脂レンズの焦点距離（ｆ）は樹脂レンズの
Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の各主波長での屈折率で
ほぼ決定される。
形状のレンズの焦点距離（ｆ）は、下記の数式（２）で
表される。 ｆ ＝ ｎ’ｒ／（ｎ’−ｎ） ・・・・・・・（２） 数式（２）で、ｎ’は上記屈折率、ｒは樹脂レンズの曲
率半径、ｎは空気の屈折率である。ｎ’を樹脂レンズの
屈折率としたとき、樹脂レンズの焦点距離（ｆ）は樹脂
レンズの曲率半径とその屈折率できまる。本発明では、
樹脂レンズの曲率半径は、全て同じであることを前提と
するので、樹脂レンズの焦点距離（ｆ）は樹脂レンズの
Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の各主波長での屈折率で
ほぼ決定される。
【００１９】既に表１で示したこれら主波長での屈折率
と、実際の樹脂レンズの曲率半径を当てはめて計算すれ
ば焦点距離は、各色間で大凡０．０３μｍ〜０．３μｍ
の程度の範囲で差のあることがわかる。本発明において
は、この焦点距離の差を各色カラーフィルタの厚み調整
で最適化するものである。
と、実際の樹脂レンズの曲率半径を当てはめて計算すれ
ば焦点距離は、各色間で大凡０．０３μｍ〜０．３μｍ
の程度の範囲で差のあることがわかる。本発明において
は、この焦点距離の差を各色カラーフィルタの厚み調整
で最適化するものである。
【００２０】本発明では、原色のＢ（青）、Ｇ（緑）、
Ｒ（赤）のカラーフィルタの際には、Ｂ（青）のカラー
フィルタ（１３Ｂ）、Ｇ（緑）のカラーフィルタ（１３
Ｇ）、Ｒ（赤）のカラーフィルタ（１３Ｒ）の順にカラ
ーフィルタの膜厚を厚く設定することになるが、カラー
フィルタを製造する方法の内、染料により非染色体を染
着する染色法においては、染着後の（染料自身による）
膜厚変動があり、非染色体の膜厚、染料、染着条件によ
ってバラツキを生じカラーフィルタの膜厚コントロール
が困難であり、本発明に適する方法とは言えない。
Ｒ（赤）のカラーフィルタの際には、Ｂ（青）のカラー
フィルタ（１３Ｂ）、Ｇ（緑）のカラーフィルタ（１３
Ｇ）、Ｒ（赤）のカラーフィルタ（１３Ｒ）の順にカラ
ーフィルタの膜厚を厚く設定することになるが、カラー
フィルタを製造する方法の内、染料により非染色体を染
着する染色法においては、染着後の（染料自身による）
膜厚変動があり、非染色体の膜厚、染料、染着条件によ
ってバラツキを生じカラーフィルタの膜厚コントロール
が困難であり、本発明に適する方法とは言えない。
【００２１】カラーフィルタを製造する方法の内、顔料
を樹脂に分散させた樹脂組成物を用いる顔料分散法は、
カラーフィルタの膜厚調整、色調整にすぐれ本発明に適
する方法と言える。顔料分散法によるカラーフィルタで
は、一般に顔料を樹脂に分散させた樹脂組成物を用いる
が、カラーフィルタの形成に用いる各色樹脂組成物の
内、Ｂ（青）の顔料の含有率はもともと低く、Ｒ（赤）
の顔料の含有率は高いため、Ｇ（緑）のカラーフィルタ
の膜厚を基準にしてＢ（青）のカラーフィルタの膜厚を
薄く（同一の濃度を得るため、Ｂ（青）の顔料の含有率
を高くする）こと、及びＲ（赤）のカラーフィルタ（１
３Ｒ）の膜厚を厚く（Ｒ（赤）の顔料の含有率を下げ
る）ことは容易なものである。
を樹脂に分散させた樹脂組成物を用いる顔料分散法は、
カラーフィルタの膜厚調整、色調整にすぐれ本発明に適
する方法と言える。顔料分散法によるカラーフィルタで
は、一般に顔料を樹脂に分散させた樹脂組成物を用いる
が、カラーフィルタの形成に用いる各色樹脂組成物の
内、Ｂ（青）の顔料の含有率はもともと低く、Ｒ（赤）
の顔料の含有率は高いため、Ｇ（緑）のカラーフィルタ
の膜厚を基準にしてＢ（青）のカラーフィルタの膜厚を
薄く（同一の濃度を得るため、Ｂ（青）の顔料の含有率
を高くする）こと、及びＲ（赤）のカラーフィルタ（１
３Ｒ）の膜厚を厚く（Ｒ（赤）の顔料の含有率を下げ
る）ことは容易なものである。
【００２２】また、染色法、顔料分散法のいずれにおい
ても、フォトリソグラフィー法によってカラーフィルタ
を形成する際は、一般に色数に相当する工程数が必要で
あるが、固体撮像素子のように高精細化された３μｍ〜
１０μｍピッチの画素パターンの形成では、そのカラー
フィルタの形成順序によって膜厚や色残りに影響を受け
る。すなわち、膜厚の厚いカラーフィルタから形成する
と、薄く形成すべきカラーフィルタの形状が、膜厚方向
で悪影響を受ける。従って、正確な膜厚制御を行うに
は、膜厚の薄いものから順に形成していくことが好まし
い。本発明においては、カラーフィルタの形成が、膜厚
の薄い順であるＢ（青）のカラーフィルタ、Ｇ（緑）の
カラーフィルタ、Ｒ（赤）のカラーフィルタの順に形成
していくことを特徴とするものである。
ても、フォトリソグラフィー法によってカラーフィルタ
を形成する際は、一般に色数に相当する工程数が必要で
あるが、固体撮像素子のように高精細化された３μｍ〜
１０μｍピッチの画素パターンの形成では、そのカラー
フィルタの形成順序によって膜厚や色残りに影響を受け
る。すなわち、膜厚の厚いカラーフィルタから形成する
と、薄く形成すべきカラーフィルタの形状が、膜厚方向
で悪影響を受ける。従って、正確な膜厚制御を行うに
は、膜厚の薄いものから順に形成していくことが好まし
い。本発明においては、カラーフィルタの形成が、膜厚
の薄い順であるＢ（青）のカラーフィルタ、Ｇ（緑）の
カラーフィルタ、Ｒ（赤）のカラーフィルタの順に形成
していくことを特徴とするものである。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。 ＜実施例１＞この実施例１に係わる固体撮像素子は、図
１に示すように半導体基板（１８）と、この半導体基板
（１８）表面にマトリックス状に配列された複数の受光
素子（１７）と、透明な平坦化層（１４）と、カラーフ
ィルタ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）と、カラーフィルタ
にさらに積層された平坦化層（１２）と、該平坦化層上
に積層された樹脂レンズ（１１）とでその主要部が構成
された固体撮像素子（１０）である。
る。 ＜実施例１＞この実施例１に係わる固体撮像素子は、図
１に示すように半導体基板（１８）と、この半導体基板
（１８）表面にマトリックス状に配列された複数の受光
素子（１７）と、透明な平坦化層（１４）と、カラーフ
ィルタ（１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ）と、カラーフィルタ
にさらに積層された平坦化層（１２）と、該平坦化層上
に積層された樹脂レンズ（１１）とでその主要部が構成
された固体撮像素子（１０）である。
【００２４】カラーフィルタは、Ｂ（青）のカラーフィ
ルタの膜厚を０．９０μｍ、Ｇ（緑）のカラーフィルタ
の膜厚を１．０μｍ、Ｒ（赤）のカラーフィルタの膜厚
を１．０５μｍにそれぞれ形成した。そして、この実施
例１に係わる固体撮像素子の感度を測定したところ、従
来法、例えば、Ｇ（緑）の主波長５４０ｎｍでの屈折率
のみで設計し各色カラーフィルタの膜厚を同一にしたも
のと比較し、Ｂ（青）及びＲ（赤）の画素（受光素子）
で凡そ３％の感度向上が得られた。
ルタの膜厚を０．９０μｍ、Ｇ（緑）のカラーフィルタ
の膜厚を１．０μｍ、Ｒ（赤）のカラーフィルタの膜厚
を１．０５μｍにそれぞれ形成した。そして、この実施
例１に係わる固体撮像素子の感度を測定したところ、従
来法、例えば、Ｇ（緑）の主波長５４０ｎｍでの屈折率
のみで設計し各色カラーフィルタの膜厚を同一にしたも
のと比較し、Ｂ（青）及びＲ（赤）の画素（受光素子）
で凡そ３％の感度向上が得られた。
【００２５】なお、この実施例１に係わる固体撮像素子
は、以下のような工程を経て製造した。図２（イ）に示
すように、半導体基板（２８）の複数の受光素子（２
７）を覆うように、アクリル系樹脂液をスピンコートに
て塗布、さらに硬膜させて平坦化層（２４）を形成し
た。次に、図２（ロ）に示すようにＢ（青）顔料を分散
させた顔料レジストを用い、塗布、乾燥、露光、現像、
硬膜といった公知のフォトリソグラフィー手法で、膜厚
０．９０μｍのＢ（青）のカラーフィルタ（２３Ｂ）
を、１色目として形成した。
は、以下のような工程を経て製造した。図２（イ）に示
すように、半導体基板（２８）の複数の受光素子（２
７）を覆うように、アクリル系樹脂液をスピンコートに
て塗布、さらに硬膜させて平坦化層（２４）を形成し
た。次に、図２（ロ）に示すようにＢ（青）顔料を分散
させた顔料レジストを用い、塗布、乾燥、露光、現像、
硬膜といった公知のフォトリソグラフィー手法で、膜厚
０．９０μｍのＢ（青）のカラーフィルタ（２３Ｂ）
を、１色目として形成した。
【００２６】さらに、図２（ハ）に示すように、同様の
フォトリソグラフィー手法にて、２色目に膜厚１．０μ
ｍのＧ（緑）のカラーフィルタ（２３Ｇ）を、３色目に
膜厚１．０５μｍのＲ（赤）のカラーフィルタを形成し
た。膜厚の薄いものから順次形成したので、カラーフィ
ルタのパターンエッジが盛り上がるなどの支障なく、良
好な形状でパターンが形成できた。次に、図２（ニ）に
示すように、平坦化層（２８）を積層した。また、図２
（ホ）に示すように、東京応化（株）製：ＰＭＲ−Ｐ３
をレンズ材料として用いて、樹脂レンズ（２１）を形成
した。樹脂レンズは、レンズ材料をスピンコートで塗布
後、上記フォトリソグラフィー手法とほぼ同じようにし
て、乾燥、露光、現像を行い、このあと加熱リフローに
て流動化させ、半球のレンズ形状に丸く加工して樹脂レ
ンズとするものである。
フォトリソグラフィー手法にて、２色目に膜厚１．０μ
ｍのＧ（緑）のカラーフィルタ（２３Ｇ）を、３色目に
膜厚１．０５μｍのＲ（赤）のカラーフィルタを形成し
た。膜厚の薄いものから順次形成したので、カラーフィ
ルタのパターンエッジが盛り上がるなどの支障なく、良
好な形状でパターンが形成できた。次に、図２（ニ）に
示すように、平坦化層（２８）を積層した。また、図２
（ホ）に示すように、東京応化（株）製：ＰＭＲ−Ｐ３
をレンズ材料として用いて、樹脂レンズ（２１）を形成
した。樹脂レンズは、レンズ材料をスピンコートで塗布
後、上記フォトリソグラフィー手法とほぼ同じようにし
て、乾燥、露光、現像を行い、このあと加熱リフローに
て流動化させ、半球のレンズ形状に丸く加工して樹脂レ
ンズとするものである。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、複数の受光素子上に平坦化層
及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂レンズを備
え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの間に該複数
の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した複数色のカ
ラーフィルタを配設する固体撮像素子において、該複数
の樹脂レンズに入射する光の内、複数色のカラーフィル
タの各主波長の光が各々対応した各受光素子上に焦点を
結ぶように複数色のカラーフィルタの各膜厚を設定した
ので、受光素子の各色毎の感度のバラツキ、色バランス
の不具合をもたらすことのない固体撮像素子となる。
及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂レンズを備
え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの間に該複数
の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した複数色のカ
ラーフィルタを配設する固体撮像素子において、該複数
の樹脂レンズに入射する光の内、複数色のカラーフィル
タの各主波長の光が各々対応した各受光素子上に焦点を
結ぶように複数色のカラーフィルタの各膜厚を設定した
ので、受光素子の各色毎の感度のバラツキ、色バランス
の不具合をもたらすことのない固体撮像素子となる。
【００２８】また、本発明は、上記固体撮像素子におい
て、カラーフィルタが着色顔料を分散させた樹脂組成物
を用いて形成されたので、染色法によるカラーフィルタ
に比べ容易にカラーフィルタの膜厚調整、色調整が可能
となる。
て、カラーフィルタが着色顔料を分散させた樹脂組成物
を用いて形成されたので、染色法によるカラーフィルタ
に比べ容易にカラーフィルタの膜厚調整、色調整が可能
となる。
【００２９】また、本発明は、複数の受光素子上に平坦
化層及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂レンズ
を備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの間に該
複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した複数色
のカラーフィルタを配設する固体撮像素子の製造方法に
おいて、該複数の樹脂レンズに入射する光の内、複数色
のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応した各受光
素子上に焦点を結ぶように複数色のカラーフィルタの各
膜厚を設定した複数色のカラーフィルタの形成を、その
膜厚の薄い順に形成していくので、受光素子の各色毎の
感度のバラツキ、色バランスの不具合をもたらすことの
ない固体撮像素子の製造方法となる。
化層及び該複数の受光素子に対応した複数の樹脂レンズ
を備え、該複数の受光素子と複数の樹脂レンズの間に該
複数の受光素子及び複数の樹脂レンズに対応した複数色
のカラーフィルタを配設する固体撮像素子の製造方法に
おいて、該複数の樹脂レンズに入射する光の内、複数色
のカラーフィルタの各主波長の光が各々対応した各受光
素子上に焦点を結ぶように複数色のカラーフィルタの各
膜厚を設定した複数色のカラーフィルタの形成を、その
膜厚の薄い順に形成していくので、受光素子の各色毎の
感度のバラツキ、色バランスの不具合をもたらすことの
ない固体撮像素子の製造方法となる。
【図１】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す部
分断面図である。
分断面図である。
【図２】（イ）〜（ホ）は、本発明による固体撮像素子
の製造方法の一実施例を工程順に示す説明図である。
の製造方法の一実施例を工程順に示す説明図である。
【図３】従来法による固体撮像素子の一例を示す部分断
面図である。
面図である。
【図４】スネルの法則を示す説明図である。
１０…本発明による固体撮像素子 １１、２１、３１…樹脂レンズ １２、２２、３２…平坦化層 １３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ…原色のカラーフィルタ ２３Ｂ、２３Ｇ、２３Ｒ…原色のカラーフィルタ ３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒ…原色のカラーフィルタ １４、２４、３４…平坦化層 １５、３０…外光 １６、２６、３６…遮光層 １７、２７、３７…受光素子 １８、２８、３８…半導体基板 １９、２９、３９…バリアー膜 ｆB …Ｂ（青）の主波長４５０ｎｍの光での樹脂レンズ
の焦点距離 ｆG …Ｇ（緑）の主波長５４０ｎｍの光での樹脂レンズ
の焦点距離 ｆR …Ｒ（赤）の主波長６１０ｎｍの光での樹脂レンズ
の焦点距離
の焦点距離 ｆG …Ｇ（緑）の主波長５４０ｎｍの光での樹脂レンズ
の焦点距離 ｆR …Ｒ（赤）の主波長６１０ｎｍの光での樹脂レンズ
の焦点距離
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA45 BA47 BB02 BB07 BB08 BB28 BB47 4M118 AA01 AB01 BA10 BA14 CA04 GC08 GC17 GD04 GD07 5C065 BB42 CC01 DD02 DD15 EE10 EE11 5F088 BA20 BB03 EA04 JA12 JA13 LA03 LA09
Claims (3)
- 【請求項１】複数の受光素子上に平坦化層及び該複数の
受光素子に対応した複数の樹脂レンズを備え、該複数の
受光素子と複数の樹脂レンズの間に該複数の受光素子及
び複数の樹脂レンズに対応した複数色のカラーフィルタ
を配設する固体撮像素子において、該複数の樹脂レンズ
に入射する光の内、複数色のカラーフィルタの各主波長
の光が各々対応した各受光素子上に焦点を結ぶように複
数色のカラーフィルタの各膜厚を設定したことを特徴と
する固体撮像素子。 - 【請求項２】前記カラーフィルタが着色顔料を分散させ
た樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする請求
項１記載の固体撮像素子。 - 【請求項３】複数の受光素子上に平坦化層及び該複数の
受光素子に対応した複数の樹脂レンズを備え、該複数の
受光素子と複数の樹脂レンズの間に該複数の受光素子及
び複数の樹脂レンズに対応した複数色のカラーフィルタ
を配設する固体撮像素子の製造方法において、該複数の
樹脂レンズに入射する光の内、複数色のカラーフィルタ
の各主波長の光が各々対応した各受光素子上に焦点を結
ぶように複数色のカラーフィルタの各膜厚を設定した複
数色のカラーフィルタの形成を、その膜厚の薄い順に形
成していくことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281798A JP2002094037A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000281798A JP2002094037A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002094037A true JP2002094037A (ja) | 2002-03-29 |
Family
ID=18766403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000281798A Pending JP2002094037A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002094037A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101266A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置、その製造方法およびカメラ |
| JP2005142468A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Toppan Printing Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JP2006344755A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置及びそれを用いたカメラ |
| JP2007516609A (ja) * | 2003-06-09 | 2007-06-21 | マイクロン・テクノロジー・インコーポレーテッド | 調整されたカラーフィルタを有する撮像装置 |
| CN100449764C (zh) * | 2003-11-18 | 2009-01-07 | 松下电器产业株式会社 | 光电探测器 |
| JP2011223382A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Olympus Corp | 撮像装置 |
| JP2016149515A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | オプティツ インコーポレイテッド | 非平面光インタフェースを備えた裏面照明式イメージセンサ |
| WO2017030025A1 (ja) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | 凸版印刷株式会社 | カラー固体撮像素子およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-09-18 JP JP2000281798A patent/JP2002094037A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049564A (ja) * | 2003-06-09 | 2011-03-10 | Micron Technology Inc | 調整されたカラーフィルタを有する撮像装置 |
| JP2007516609A (ja) * | 2003-06-09 | 2007-06-21 | マイクロン・テクノロジー・インコーポレーテッド | 調整されたカラーフィルタを有する撮像装置 |
| US8105862B2 (en) | 2003-06-09 | 2012-01-31 | Micron Technology, Inc. | Imager with tuned color filter |
| JP2005101266A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置、その製造方法およびカメラ |
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| JP4547894B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2010-09-22 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
| CN100449764C (zh) * | 2003-11-18 | 2009-01-07 | 松下电器产业株式会社 | 光电探测器 |
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| US9188841B2 (en) | 2010-04-12 | 2015-11-17 | Olympus Corporation | Imaging device |
| JP2016149515A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | オプティツ インコーポレイテッド | 非平面光インタフェースを備えた裏面照明式イメージセンサ |
| US10139619B2 (en) | 2015-02-12 | 2018-11-27 | Optiz, Inc. | Back side illumination image sensor with non-planar optical interface |
| WO2017030025A1 (ja) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | 凸版印刷株式会社 | カラー固体撮像素子およびその製造方法 |
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