JP2002107531A - Color filter and color image pickup device - Google Patents

Color filter and color image pickup device

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JP2002107531A
JP2002107531A JP2000302400A JP2000302400A JP2002107531A JP 2002107531 A JP2002107531 A JP 2002107531A JP 2000302400 A JP2000302400 A JP 2000302400A JP 2000302400 A JP2000302400 A JP 2000302400A JP 2002107531 A JP2002107531 A JP 2002107531A
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JP
Japan
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color filter
color
phthalocyanine
pigment
photoelectric conversion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000302400A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Aozuka
康生 青塚
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Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the roughening of an image picked up with a color image pickup device as well as to improve the heat and light resistances of a color filter and to obtain an image having good color forming property. SOLUTION: The color image pickup device contains plural photoelectric converting elements arrayed on a two-dimensional flat surface and a cyan color filter disposed on the elements. The color filter contains a transparent resin and fine particles of a pigment containing aluminum phthalocyanine, titanium phthalocyanine, cobalt phthalocyanine or tin phthalocyanine dispersed in the transparent resin and has a high relative sensitivity region from 470 nm to 540 nm wavelength and a low relative sensitivity region in which relative sensitivity from 625 nm to 650 nm wavelength is about <=10% of the maximum sensitivity in the high relative sensitivity region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー撮像素子に
関し、特にカラー撮像素子に用いられるカラーフィルタ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image sensor, and more particularly, to a color filter used in a color image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】本明細書において、補色系カラーフィル
タは、シアン、マゼンダ、及びイエローなどのカラーフ
ィルタを含む。原色系カラーフィルタは、グリーン、レ
ッド、及びブルーなどの色フィルタを含む。
2. Description of the Related Art In the present specification, complementary color filters include color filters of cyan, magenta, and yellow. The primary color filters include color filters such as green, red, and blue.

【0003】近年、カラー撮像素子の高画素密度化への
要望が高まってきている。分光透過率の高い補色系のカ
ラーフィルタは明るいため、原色系のカラーフィルタに
比べて高画素密度化に好適である。例えば、マゼンタ
(Magenta:Mg)、イエロー(Yellow:
Ye)、シアン(Cyan:Cy)などの補色系の色に
着色されたパターンを精度良く配置したカラーフィルタ
を形成し、光電変換素子上に配置することにより解像度
の高いカラー画像が得られる。
[0003] In recent years, there has been an increasing demand for higher pixel density in color imaging devices. Since a complementary color filter having a high spectral transmittance is bright, it is suitable for a higher pixel density than a primary color filter. For example, magenta (Magenta: Mg), yellow (Yellow:
By forming a color filter in which a pattern colored in a complementary color such as Ye) or cyan (Cyan: Cy) is accurately arranged and arranged on a photoelectric conversion element, a color image with high resolution can be obtained.

【0004】透明樹脂に着色を施してカラーフィルタを
製造する方法として、従来から染色法が用いられてき
た。染色法は、例えばCCD固体撮像素子の基板上にゼ
ラチンなどに染料で着色した基材を塗布し、基材を加工
してカラーフィルタのパターンを形成する。或いは、透
明な基材で形成したパターンに染料で染色する方法、透
明な基材に着色した後にパターンを形成する方法もあ
る。その上に保護膜を形成した後、さらに別の色のカラ
ーフィルタを形成する。
[0004] As a method of producing a color filter by coloring a transparent resin, a dyeing method has conventionally been used. In the dyeing method, for example, a substrate colored with a dye such as gelatin is applied on a substrate of a CCD solid-state imaging device, and the substrate is processed to form a color filter pattern. Alternatively, there is a method of dyeing a pattern formed of a transparent substrate with a dye, and a method of forming a pattern after coloring a transparent substrate. After forming a protective film thereon, a color filter of another color is formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、染料を用い
たカラーフィルタは、耐熱性や耐光性に問題があった。
保護膜を形成することにより、耐熱性や耐光性の問題を
ある程度カバーしていたが、それでも十分な耐熱性や耐
光性は得られない。また、保護膜形成工程を追加しなけ
ればならない点で工程数が増加するという問題も生じ
る。
However, color filters using dyes have problems in heat resistance and light resistance.
Although the problem of heat resistance and light resistance has been covered to some extent by forming the protective film, sufficient heat resistance and light resistance cannot be obtained. In addition, there is also a problem that the number of steps increases because a protective film forming step must be added.

【0006】そこで、耐熱性や耐光性を向上させつつ、
保護膜の形成を省略できる方法として、顔料を用いた着
色法も検討されつつある。顔料は染料に比べて化学的に
安定であり、カラーフィルタの耐熱性や耐光性が向上す
るはずである。
Therefore, while improving heat resistance and light resistance,
As a method that can omit the formation of the protective film, a coloring method using a pigment is being studied. Pigments are chemically more stable than dyes and should improve the heat resistance and light resistance of the color filters.

【0007】ところが、顔料着色法により形成したカラ
ーフィルタを用いたカラー撮像素子により撮像した画像
を表示モニタに表示させた場合に、画像にざらつきが生
じやすい。さらに、表示画像の色再現性もあまり良くな
い。
However, when an image captured by a color image sensor using a color filter formed by a pigment coloring method is displayed on a display monitor, the image is likely to be rough. Further, the color reproducibility of the displayed image is not very good.

【0008】本発明は、カラー撮像素子に用いられるカ
ラーフィルタの耐熱性や耐光性を向上させるとともに、
カラー撮像素子により撮像した画像のざらつきを抑え、
かつ色再現性の良い画像を得ることを目的とする。
The present invention improves the heat resistance and light resistance of a color filter used in a color image pickup device,
Reduces the roughness of the image captured by the color image sensor,
Another object is to obtain an image with good color reproducibility.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、2次元平面上に整列配置された複数の光電変換素子
とその上に配置されたシアンカラーフィルタとを含むカ
ラー撮像素子であって、前記カラーフィルタは、透明樹
脂と、該透明樹脂中に分散し、アルミニウムフタロシア
ニン、チタンフタロシアニン、コバルトフタロシアニン
またはスズフタロシアニンのうち少なくともいずれか含
む顔料の微粒子とを含み、波長470nmから波長54
0nmにかけて、高相対感度領域を有するとともに、波
長625nmから波長650nmにかけての相対感度が
前記高相対感度領域における最高感度のほぼ10%以下
の低い相対感度領域を有するカラー撮像素子が提供され
る。
According to one aspect of the present invention, there is provided a color imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements arranged on a two-dimensional plane and a cyan color filter disposed thereon. The color filter comprises a transparent resin and fine particles of a pigment dispersed in the transparent resin and containing at least one of aluminum phthalocyanine, titanium phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, and tin phthalocyanine.
A color imaging device having a high relative sensitivity region at 0 nm and a low relative sensitivity region having a relative sensitivity from 625 nm to 650 nm of about 10% or less of the highest sensitivity in the high relative sensitivity region is provided.

【0010】透明樹脂中にアルミニウム、チタン、コバ
ルトまたはスズのフタロシアニン顔料の微粒子を分散さ
せて形成したシアンカラーフィルタを用いると、波長4
70nmから波長540nmにかけて高い相対感度が得
られるとともに、波長625nmから650nmにかけ
ての相対感度が最高感度の10%以下となり、シアンの
分光感度が良好になるとともに、シアンの補色信号のノ
イズ/感度比が低減する。従って、カラー撮像素子を用
いて撮像した画像のざらつきが抑えられる。
When a cyan color filter formed by dispersing fine particles of a phthalocyanine pigment of aluminum, titanium, cobalt or tin in a transparent resin is used, a wavelength of 4
A high relative sensitivity is obtained from 70 nm to a wavelength of 540 nm, and a relative sensitivity from a wavelength of 625 nm to 650 nm is 10% or less of the maximum sensitivity, the spectral sensitivity of cyan is improved, and the noise / sensitivity ratio of the complementary color signal of cyan is improved. Reduce. Therefore, roughness of an image captured using the color image sensor can be suppressed.

【0011】本発明の他の観点によれば、カラー撮像素
子に用いられるシアンカラーフィルタであって、透明樹
脂と、該透明樹脂中に分散し、アルミニウムフタロシア
ニン、チタンフタロシアニン、コバルトフタロシアニ
ン、またはスズフタロシアニンのうち少なくともいずれ
かを含む顔料の微粒子とを含み、波長400nmから波
長570nmにかけて50%以上の高い透過率を有する
とともに、波長625nmから波長650nmにかけて
の10%以下の低い分光透過率を有するカラーフィルタ
が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a cyan color filter used for a color image sensor, comprising a transparent resin, and aluminum phthalocyanine, titanium phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, or tin phthalocyanine dispersed in the transparent resin. A color filter having a high transmittance of 50% or more from 400 nm to 570 nm and a low spectral transmittance of 10% or less from 625 nm to 650 nm. Is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する前に、発明者が行った考察について説明する。補色
系のカラーフィルタを用いた場合には、補色信号から原
色信号を取り出すために、マトリックス演算を伴う信号
処理を行う。従来、補色系の顔料、特にシアン系の顔料
の分光特性があまり良いものが得られなかった。従っ
て、色再現性を向上させるために、大きな引き算を含む
マトリックス演算処理を含んだ信号処理を行う必要があ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention, considerations made by the inventor will be described. When a complementary color filter is used, signal processing involving a matrix operation is performed to extract a primary color signal from the complementary color signal. Heretofore, it has not been possible to obtain a pigment of a complementary color, particularly a cyan pigment, having a very good spectral characteristic. Therefore, in order to improve color reproducibility, it is necessary to perform signal processing including matrix operation processing including large subtraction.

【0013】ところが、大きな引き算を含むマトリック
ス演算処理を行うと、得られる原色信号のノイズ/感度
比も大きくなる。良好な画像を得るためには、補色信号
のノイズ/感度比はできるだけ小さくし、かつ、補色フ
ィルタの分光特性ができるだけ良好にするのが好まし
い。
However, when a matrix operation including a large subtraction is performed, the noise / sensitivity ratio of the obtained primary color signal also increases. In order to obtain a good image, it is preferable that the noise / sensitivity ratio of the complementary color signal be as small as possible and that the spectral characteristics of the complementary color filter be as good as possible.

【0014】尚、大きな引き算を含むマトリックス演算
処理とは、「絶対値が大きな負の係数を含む」という意
味であり、大きな引き算を行うことがノイズ/感度比が
大きくなる原因となる。例えば、足し算の場合には、N
total/Stotal=(N1 2+N 2 20.5/(S1+S2)で
ある。引き算の場合には、Ntotal/Stotal=(N1 2
2 20.5/(S1−S2)である。
A matrix operation including a large subtraction
Processing means "includes negative coefficients with large absolute values."
Taste is a big difference when noise / sensitivity ratio
It may cause it to grow. For example, in the case of addition, N
total/ Stotal= (N1 Two+ N Two Two)0.5/ (S1+ STwo)so
is there. N for subtractiontotal/ Stotal= (N1 Two+
NTwo Two)0.5/ (S1-STwo).

【0015】発明者は、顔料により着色したカラーフィ
ルタを用いた場合に、原色信号のノイズが大きくなり画
像にざらつきが生じるのは、透明樹脂中へ混入させる顔
料にも問題があるのではないかと考えた。
The inventor of the present invention has concluded that, when a color filter colored with a pigment is used, the noise of the primary color signal becomes large and the image becomes rough, because the pigment mixed into the transparent resin may have a problem. Thought.

【0016】固体撮像素子に含まれる光電変換素子のサ
イズは、急激に小さくなってきている。透明レジスト中
に顔料を混入させる際に、光電変換素子のサイズと同程
度の粒径を有する大きな顔料粒子を混ぜると、画像のざ
らつきの原因になる。たとえ透明樹脂中に混入する前に
は顔料粒子の粒径が小さい場合でも、顔料を混入する工
程中に顔料粒子が凝集すると、実質的な顔料粒子の粒径
が大きくなり、画像がざらつく。従って、透明樹脂中に
顔料粒子を分散させる際には、その実質的なサイズが大
きくならないようにする必要がある。
The size of a photoelectric conversion element included in a solid-state imaging device has been rapidly reduced. When a pigment is mixed into a transparent resist, mixing large pigment particles having a particle size substantially equal to the size of the photoelectric conversion element causes roughness of an image. Even if the pigment particles have a small particle size before being mixed into the transparent resin, if the pigment particles aggregate during the process of mixing the pigment, the substantial particle size of the pigment particles becomes large, and the image becomes rough. Therefore, when dispersing the pigment particles in the transparent resin, it is necessary to prevent the substantial size thereof from increasing.

【0017】加えて、補色信号から原色信号を形成する
処理を行う際に用いられるマトリックス値をあまり大き
くしないためには、補色系のカラーフィルタの分光特性
自体も可能な限り良好にしておくことが望ましい。
In addition, in order not to make the matrix value used for forming the primary color signal from the complementary color signal so large, the spectral characteristics of the complementary color filter should be as good as possible. desirable.

【0018】上記の考察に基づき、以下に本発明の実施
の形態について、図1から図3までを参照して説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 based on the above considerations.

【0019】図1は、シアン系の補色カラーフィルタに
用いる金属フタロシニアンの化学式を示す。図1に示す
ように、金属原子Mが中心に位置しており、その金属原
子Mの種類により金属フタロシアニンの性質が変化す
る。金属原子は、アルミニウム、チタン、コバルト又は
スズが好ましい。
FIG. 1 shows a chemical formula of metal phthalocyanine used for a cyan complementary color filter. As shown in FIG. 1, the metal atom M is located at the center, and the properties of the metal phthalocyanine change depending on the type of the metal atom M. The metal atom is preferably aluminum, titanium, cobalt or tin.

【0020】図2に、アルミニウムフタロシアニン顔料
の微粒子を透明樹脂中に分散させたシアンカラーフィル
タの構造を示す。図2に示すように、シアンカラーフィ
ルタ1は、透明樹脂(フォトレジスト等を含む)3と、
アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子5とを含む。
FIG. 2 shows a structure of a cyan color filter in which fine particles of an aluminum phthalocyanine pigment are dispersed in a transparent resin. As shown in FIG. 2, the cyan color filter 1 includes a transparent resin (including a photoresist or the like) 3 and
And fine particles 5 of an aluminum phthalocyanine pigment.

【0021】アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子
5は、透明樹脂3中に分散している。透明樹脂3の厚さ
は、例えば0.2μmから5μmの間であり、好ましく
は1μmから2μmの間である。高画素密度化により光
電変換素子のサイズが小さくなると、アスペクト比の関
係からカラーフィルタの厚さも薄くするのが好ましい。
The fine particles 5 of the aluminum phthalocyanine pigment are dispersed in the transparent resin 3. The thickness of the transparent resin 3 is, for example, between 0.2 μm and 5 μm, and preferably between 1 μm and 2 μm. When the size of the photoelectric conversion element is reduced due to an increase in pixel density, it is preferable to reduce the thickness of the color filter in view of the aspect ratio.

【0022】透明樹脂の表面の凹凸を防止するために
は、アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子5の粒径
を透明樹脂3の厚さよりも小さくする必要がある。透明
樹脂の上面及び下面から突き出ていない方が好ましい。
アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子5の粒径は、
例えば1μm以下、より好ましくは0.1μm以下であ
るのが好ましい。単位体積当たりの透明樹脂3に対する
アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子5の体積比
は、例えばアルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子5
が25%から70%程度を占めるのが好ましい。
In order to prevent irregularities on the surface of the transparent resin, it is necessary to make the particle size of the fine particles 5 of the aluminum phthalocyanine pigment smaller than the thickness of the transparent resin 3. It is preferable not to protrude from the upper and lower surfaces of the transparent resin.
The particle size of the fine particles 5 of the aluminum phthalocyanine pigment is
For example, it is preferably 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or less. The volume ratio of the fine particles 5 of the aluminum phthalocyanine pigment to the transparent resin 3 per unit volume is, for example, the fine particles 5 of the aluminum phthalocyanine pigment.
Occupies about 25% to 70%.

【0023】図3に、上記のアルミフタロシアニン顔料
の微粒子を透明樹脂中に分散させたシアンカラーフィル
タの透過率の波長依存性を示す。
FIG. 3 shows the wavelength dependence of the transmittance of a cyan color filter in which fine particles of the above-mentioned aluminum phthalocyanine pigment are dispersed in a transparent resin.

【0024】アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子
の平均粒径は0.04μmである。
The average particle size of the fine particles of the aluminum phthalocyanine pigment is 0.04 μm.

【0025】図3に示すように、アルミニウムアルミフ
タロシアニン顔料の微粒子を透明樹脂中に分散させたシ
アンカラーフィルタは、波長400nmから波長600
nmまでの範囲にわたって高い透過率を有している。よ
り詳細には、波長400nmから波長570nmにかけ
て50%以上の高い透過率を有するとともに、波長62
5nmから波長650nmにかけて10%以下の低い分
光透過率を有する。
As shown in FIG. 3, a cyan color filter in which fine particles of aluminum aluminum phthalocyanine pigment are dispersed in a transparent resin has a wavelength of 400 nm to 600 nm.
It has high transmittance over the range up to nm. More specifically, it has a high transmittance of 50% or more from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 570 nm and a wavelength of 62 nm.
It has a low spectral transmittance of 10% or less from 5 nm to a wavelength of 650 nm.

【0026】図3には、比較のためにシアンフィルタ用
の顔料として一般的に用いられていたPG7のデータを
併せて示している。PG7を用いたカラーフィルタは、
波長400nmから波長500nmにかけて光の透過率
がシアンカラーフィルタの場合よりも小さく、かつ、波
長600nm以上での透過率は15%を越えている。
FIG. 3 also shows data of PG7, which is generally used as a pigment for a cyan filter, for comparison. The color filter using PG7 is
The transmittance of light from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 500 nm is smaller than that of a cyan color filter, and the transmittance at a wavelength of 600 nm or more exceeds 15%.

【0027】図3の結果より、PG−7を用いた場合に
比べて、アルミニウムフタロシアニン顔料の微粒子を用
いると青色域の透過率が向上するとともに、赤色域の透
過率がきわめて低くできるというシアンカラーフィルタ
としての優れた分光特性を示す。
From the results shown in FIG. 3, it can be seen that, when the fine particles of aluminum phthalocyanine pigment are used, the transmittance in the blue region is improved and the transmittance in the red region can be extremely reduced as compared with the case where PG-7 is used. Shows excellent spectral characteristics as a filter.

【0028】尚、シアンカラーフィルタ用の顔料として
は、透明樹脂中に分散されたアルミニウムフタロシアニ
ン顔料の微粒子の他に、チタンフタロシアニン(別称:
チタニウムフタロシアニン)顔料の微粒子、コバルトフ
タロシアニン顔料の微粒子、又はスズフタロシアニン顔
料の微粒子を用いることも可能である。
As pigments for cyan color filters, in addition to aluminum phthalocyanine pigment fine particles dispersed in a transparent resin, titanium phthalocyanine (also known as:
It is also possible to use fine particles of a titanium phthalocyanine pigment, fine particles of a cobalt phthalocyanine pigment, or fine particles of a tin phthalocyanine pigment.

【0029】シアン以外の補色系のカラーフィルタ用の
顔料としては、以下に挙げる顔料を用いることができ
る。
The following pigments can be used as pigments for complementary color filters other than cyan.

【0030】イエロー(Ye)カラーフィルタ用の顔料
としては、様々な顔料を用いることができる。PY(P
igment Yellow)83、PY129、PY
138、PY139、PY150及びPY185が好ま
しい。以上に挙げた顔料のうちの1種類だけを使用して
も良いが、2種類以上を混合して使用しても良い。或い
は、2種類以上の顔料の固溶体を用いても良い。
Various pigments can be used as the pigment for the yellow (Ye) color filter. PY (P
pigment Yellow) 83, PY129, PY
138, PY139, PY150 and PY185 are preferred. One of the above pigments may be used alone, or two or more of them may be used in combination. Alternatively, a solid solution of two or more pigments may be used.

【0031】マゼンダ(Mg)カラーフィルタ用の顔料
としては、PR(PigmentRed)81,PR1
22、PR144、PR146、PR169又はPR1
77、PV(Pigment Violet)19又は
PV23を用いるのが好ましい。1種類だけを使用して
も良いが、2種類以上を混合して使用しても良い。或い
は、2種類以上の顔料の固溶体を用いても良い。
Pigments for magenta (Mg) color filters include PR (Pigment Red) 81, PR1
22, PR144, PR146, PR169 or PR1
77, PV (Pigment Violet) 19 or PV23 is preferably used. One type may be used, or two or more types may be used in combination. Alternatively, a solid solution of two or more pigments may be used.

【0032】補色カラーフィルタと一緒に用いられるこ
とが多いグリーン(G)原色系カラーフィルタ用顔料と
しては、上記のイエロー顔料と以下のグリーン顔料もし
くはシアン顔料との混合物を用いるのが好ましい。グリ
ーン顔料としては、PG7又はPG36を用いるのが好
ましい。シアン顔料としては、アルミニウムフタロシア
ニン、チタンフタロシアニン、コバルトフタロシアニ
ン、またはスズフタロシアニンが良い。イエロー顔料及
びグリーン顔料もしくはシアン顔料は、それぞれが2種
類以上の混合物でも良い。また、固溶体でも良い。
As a pigment for a green (G) primary color filter which is often used together with a complementary color filter, a mixture of the above-mentioned yellow pigment and the following green or cyan pigments is preferably used. As the green pigment, PG7 or PG36 is preferably used. As the cyan pigment, aluminum phthalocyanine, titanium phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, or tin phthalocyanine is preferable. Each of the yellow pigment and the green pigment or the cyan pigment may be a mixture of two or more kinds. Further, a solid solution may be used.

【0033】図4は、ハニカムCCDカラー撮像装置の
平面図である。図5(A)から図5(C)は、ハニカム
CCDカラー撮像装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a plan view of a honeycomb CCD color image pickup device. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating the steps of manufacturing the honeycomb CCD color imaging device.

【0034】図4に示すように、ハニカムCCDカラー
撮像装置Xは、半導体基板6の表面が形成する2次元平
面上に、多数個の光電変換素子7が一定のピッチで複数
列、複数行に亘って配列されている。光電変換素子7が
列方向に並んで1つの光電変換素子列を形成している。
光電変換素子7が行方向に並んで1つの光電変換素子行
を形成している。光電変換素子7に隣接して矢印方向に
電荷を読み出すための読み出しゲート7aが形成されて
いる。
As shown in FIG. 4, in the honeycomb CCD color imaging device X, a large number of photoelectric conversion elements 7 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows at a constant pitch on a two-dimensional plane formed by the surface of a semiconductor substrate 6. It is arranged over. The photoelectric conversion elements 7 are arranged in the column direction to form one photoelectric conversion element row.
The photoelectric conversion elements 7 are arranged in a row direction to form one photoelectric conversion element row. A read gate 7a for reading electric charges in the direction of the arrow is formed adjacent to the photoelectric conversion element 7.

【0035】1つの光電変換素子列を構成している複数
個の光電変換素子の各々は、それと行方向に隣接する光
電変換素子列を構成している光電変換素子に対し、列方
向に約1/2ピッチずれている。1つの光電変換素子行
を構成している複数個の光電変換素子の各々は、それと
列方向に隣接する光電変換素子行を構成している光電変
換素子に対し、行方向に約1/2ピッチずれている。
Each of the plurality of photoelectric conversion elements forming one photoelectric conversion element column is approximately one in the column direction with respect to the photoelectric conversion element forming the photoelectric conversion element row adjacent thereto in the row direction. / 2 pitch shift. Each of the plurality of photoelectric conversion elements forming one photoelectric conversion element row is approximately 約 pitch in the row direction with respect to the photoelectric conversion elements forming the photoelectric conversion element row adjacent thereto in the column direction. It is out of alignment.

【0036】各光電変換素子7に蓄積された信号電荷を
転送するために、複数本の垂直電荷転送チャネル21が
形成されており、各垂直電荷転送チャネル21は、行方
向に隣接する光電変換素子列の間を蛇行しつつ、列方向
に延びている。垂直電荷転送チャネル層21は、例えば
半導体基板6に形成されたn型半導体層である。
A plurality of vertical charge transfer channels 21 are formed in order to transfer the signal charges accumulated in each photoelectric conversion element 7, and each of the vertical charge transfer channels 21 is arranged adjacent to each other in the row direction. It extends in the column direction, meandering between the columns. The vertical charge transfer channel layer 21 is, for example, an n-type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate 6.

【0037】垂直電荷転送チャネル21の上には、水平
方向に延びる複数本の第1の垂直電荷転送電極27a
と、これと列方向に隣接する第2の垂直電荷転送電極2
7bとが蛇行するように形成されている。第1の垂直電
荷転送電極27aと第2の垂直電荷転送電極27bと
は、行方向に延びる直線に対して線対称に形成されてお
り、第1の垂直電荷転送電極27aと第2の垂直電荷転
送電極27bとが一組になって、これが多数組列方向に
繰り返し形成されている。一組の垂直電荷転送電極27
a、27bの間に形成されるほぼ六角形の隙間および、
垂直電荷転送電極27b、27aの間に形成されるほぼ
六角形の隙間のそれぞれに、上記の光電変換素子7の各
々が位置する。
On the vertical charge transfer channel 21, a plurality of first vertical charge transfer electrodes 27a extending in the horizontal direction are provided.
And a second vertical charge transfer electrode 2 adjacent thereto in the column direction.
7b is formed to meander. The first vertical charge transfer electrode 27a and the second vertical charge transfer electrode 27b are formed in line symmetry with respect to a straight line extending in the row direction, and the first vertical charge transfer electrode 27a and the second vertical charge The transfer electrodes 27b form a set, and are repeatedly formed in the row direction of a large number of sets. One set of vertical charge transfer electrodes 27
a, a substantially hexagonal gap formed between 27b and
Each of the photoelectric conversion elements 7 is located in each of the substantially hexagonal gaps formed between the vertical charge transfer electrodes 27b and 27a.

【0038】以上のように、多数個の光電変換素子7お
よび複数本の電荷転送電極をハニカム状に形成すること
により、画素密度を向上させることができる。
As described above, the pixel density can be improved by forming a large number of photoelectric conversion elements 7 and a plurality of charge transfer electrodes in a honeycomb shape.

【0039】垂直電荷転送チャネル21は光電変換素子
列から突出しており、垂直電荷転送チャネル21の一端
には、これと接続する水平電荷転送チャネル53が形成
されている。垂直電荷転送チャネル21のうち光電変換
素子列から突出する位置から水平電荷転送チャネル53
に接続されている位置までの間に、水平方向に延びる電
荷転送電極32−1から32−5までが垂直方向に隣接
して形成されている。電荷転送電極32−4と32−5
とは共通接続されている。電荷転送電極32−4下の半
導体層中に、低濃度のn型半導体層又はp型半導体層に
より第1のバリア層B1(斜線が施される)が形成され
ている。
The vertical charge transfer channel 21 protrudes from the photoelectric conversion element array. At one end of the vertical charge transfer channel 21, a horizontal charge transfer channel 53 connected thereto is formed. From the position of the vertical charge transfer channel 21 projecting from the photoelectric conversion element row, the horizontal charge transfer channel 53
Are formed adjacent to each other in the vertical direction between the charge transfer electrodes 32-1 to 32-5 extending in the horizontal direction. Charge transfer electrodes 32-4 and 32-5
And are commonly connected. A first barrier layer B1 (hatched) is formed of a low-concentration n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer in the semiconductor layer below the charge transfer electrode 32-4.

【0040】最終の電荷転送電極32−5と垂直方向に
隣接するとともに、水平方向に沿うように水平電荷転送
チャネル53が形成されている。水平電荷転送チャネル
53の一端には出力アンプ61が形成されている。水平
電荷転送チャネル53は、高濃度のn型半導体層53a
と低濃度のn型半導体層53bとを含む。高濃度のn型
半導体層53aは、島状の領域に複数形成されており、
各々が1本の垂直電荷転送チャネル21の一端と近接
し、それと向かい合う。低濃度のn型半導体層53b
は、少なくとも複数本、例えば全ての垂直電荷転送チャ
ネル21の一端とそれぞれ隣接するように水平方向に延
びる領域と、この水平方向に延びる領域から枝分かれす
る複数の分枝部分とを有している。分枝部分のそれぞれ
は、水平方向に隣接する高濃度のn型半導体層53aを
分割するように垂直方向に延びている。低濃度のn型半
導体層55bは、第2のバリア層B2(斜線部)を形成
している。低濃度のn型半導体層の代わりにp型半導体
層を用いても良い。
A horizontal charge transfer channel 53 is formed adjacent to the final charge transfer electrode 32-5 in the vertical direction and along the horizontal direction. An output amplifier 61 is formed at one end of the horizontal charge transfer channel 53. The horizontal charge transfer channel 53 includes a high-concentration n-type semiconductor layer 53a.
And a low-concentration n-type semiconductor layer 53b. A plurality of high-concentration n-type semiconductor layers 53a are formed in an island-like region,
Each is close to and opposite one end of a single vertical charge transfer channel 21. Low concentration n-type semiconductor layer 53b
Has a region extending in the horizontal direction so as to be adjacent to one end of at least a plurality of, for example, all the vertical charge transfer channels 21, and a plurality of branch portions branched from the region extending in the horizontal direction. Each of the branched portions extends in the vertical direction so as to divide the high-concentration n-type semiconductor layer 53a adjacent in the horizontal direction. The low-concentration n-type semiconductor layer 55b forms a second barrier layer B2 (shaded portion). A p-type semiconductor layer may be used instead of the low-concentration n-type semiconductor layer.

【0041】高濃度のn型半導体層53a上に形成され
た島状の第1の水平電荷転送電極55aと、低濃度のn
型半導体層53b上に形成された第2の水平電荷転送電
極55bとが、水平方向に交互に並んでいる。水平電荷
転送電極は、55a−1、55b−1、55a−2、5
5b−2という順番で水平方向に並ぶ。第1の水平電荷
転送電極55a−1から55a−8までと第2の水平電
荷転送電極55b−1から55b−8までが1セットに
なり、これらが複数セット配置されている。水平方向に
隣接する水平電荷転送電極、例えば水平電荷転送電極5
5a−1と55b−1とが共通に接続され、2相駆動可
能な電極群を形成している。但し、本構成においては、
1セット当たり8本の駆動信号供給線が設けられてい
る。図では左側から順にφH1からφH8までの電圧が
印加できるようになっている。
An island-shaped first horizontal charge transfer electrode 55a formed on the high-concentration n-type semiconductor layer 53a and a low-concentration n-type
The second horizontal charge transfer electrodes 55b formed on the mold semiconductor layer 53b are alternately arranged in the horizontal direction. The horizontal charge transfer electrodes 55a-1, 55b-1, 55a-2, 5
They are arranged in the horizontal direction in the order of 5b-2. The first horizontal charge transfer electrodes 55a-1 to 55a-8 and the second horizontal charge transfer electrodes 55b-1 to 55b-8 constitute one set, and a plurality of these sets are arranged. Horizontal charge transfer electrodes adjacent in the horizontal direction, for example, horizontal charge transfer electrodes 5
5a-1 and 55b-1 are commonly connected to form a two-phase drivable electrode group. However, in this configuration,
Eight drive signal supply lines are provided for one set. In the figure, voltages from φH1 to φH8 can be applied in order from the left side.

【0042】図5は、図4のV−V'線断面図である。
図5(C)はカラー撮像素子の断面図であるが、図5
(A)及び図5(B)を参照して図5(C)に至るまで
の工程を説明する。
FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV 'of FIG.
FIG. 5C is a cross-sectional view of the color imaging device.
Steps up to FIG. 5C will be described with reference to FIGS.

【0043】図5(A)に示すように、半導体基板6上
にp型半導体層15を形成する。p型半導体層15に、
p型半導体層15とともに光電変換素子(フォトダイオ
ード)7を構成するn型半導体層17を形成する。n型
半導体層17に近接してn型半導体層により垂直電荷転
送チャネル21が形成される。両者の間に読み出しゲー
ト7aが形成される。n型半導体層17及び垂直電荷転
送チャネル21の外側に、高不純物濃度のp型半導体層
によりチャネルストッパ層23を形成する。
As shown in FIG. 5A, a p-type semiconductor layer 15 is formed on a semiconductor substrate 6. In the p-type semiconductor layer 15,
An n-type semiconductor layer 17 constituting the photoelectric conversion element (photodiode) 7 is formed together with the p-type semiconductor layer 15. A vertical charge transfer channel 21 is formed near the n-type semiconductor layer 17 by the n-type semiconductor layer. A read gate 7a is formed between the two. A channel stopper layer 23 is formed outside the n-type semiconductor layer 17 and the vertical charge transfer channel 21 with a p-type semiconductor layer having a high impurity concentration.

【0044】p型半導体層15上にゲート酸化膜25を
形成する。ゲート酸化膜25上であって、垂直電荷転送
チャネル層23の上の領域に、電荷転送電極27a、2
7bを多結晶シリコンにより形成する。電荷転送電極2
7a、27b上にも絶縁膜25aを形成し、その上に光
電変換素子7の一部を構成するn型半導体層17の表面
上の絶縁膜25上を露出する開口を有するとともに、電
荷転送電極27a及び27bと垂直電荷転送チャネル層
23との上を覆う遮光膜31を形成する。上記の構造を
覆って、平坦化膜30を形成する。
A gate oxide film 25 is formed on the p-type semiconductor layer 15. On the gate oxide film 25 and on the region above the vertical charge transfer channel layer 23, the charge transfer electrodes 27a,
7b is formed of polycrystalline silicon. Charge transfer electrode 2
An insulating film 25a is also formed on the insulating films 7a and 27b. An opening exposing the insulating film 25 on the surface of the n-type semiconductor layer 17 forming a part of the photoelectric conversion element 7 is formed on the insulating film 25a. A light-shielding film 31 that covers the vertical charge transfer channel layer 23 and the vertical charge transfer channel layers 23 is formed. A planarizing film 30 is formed to cover the above structure.

【0045】図5(B)に示すように、平坦化膜30上
の各光電変換素子7に対応する領域上に、シアンカラー
フィルタ33を含むカラーフィルタをそれぞれ形成す
る。図5(B)には、シアンカラーフィルタ33の他に
イエローカラーフィルタ25と、マゼンダカラーフィル
タ37とが示されているが、カラーフィルタの配置は、
例えば図4に示す配置になっており、シアンCy、イエ
ローYe、マゼンダMg、及びグリーンGの4色の色配
置を有している。4色のフィルタ配列は図4の配列に限
定されるものではない。いかなるフィルタ配置であって
も、本発明の範囲に入るものであり、発明の効果を発揮
することが可能である。
As shown in FIG. 5B, a color filter including a cyan color filter 33 is formed on a region corresponding to each photoelectric conversion element 7 on the flattening film 30. FIG. 5B shows a yellow color filter 25 and a magenta color filter 37 in addition to the cyan color filter 33. The arrangement of the color filters is as follows.
For example, the arrangement is as shown in FIG. 4 and has four color arrangements of cyan Cy, yellow Ye, magenta Mg, and green G. The filter arrangement of the four colors is not limited to the arrangement of FIG. Any filter arrangement is within the scope of the present invention, and the effects of the invention can be exhibited.

【0046】シアン、マゼンダが交互に並ぶ行と、グリ
ーンとイエローとが交互に並ぶ行が方向に交互に並んで
いる。
A row in which cyan and magenta are alternately arranged and a row in which green and yellow are alternately arranged are alternately arranged in the direction.

【0047】カラーフィルタの製造工程について、詳細
に説明する。平坦化膜30を形成した後、第1色のカラ
ーフィルタを形成し、次いで、第2色、第3色、第4色
の順でカラーフィルタを形成する。各色のカラーフィル
タの形成工程は、まず、各色のカラーレジスト膜を基板
表面に塗布し第1のベーキング工程を経た後、パターン
形成のための露光及び現像を行った後、第2のベーキン
グ工程を行う。
The manufacturing process of the color filter will be described in detail. After the flattening film 30 is formed, a color filter of the first color is formed, and then a color filter of the second, third, and fourth colors is formed. The process of forming a color filter of each color includes first applying a color resist film of each color to the substrate surface, passing through a first baking process, performing exposure and development for pattern formation, and then performing a second baking process. Do.

【0048】カラーレジスト膜は、スピンコータ、スプ
レーコータ又はロールコータなどにより塗布する。塗布
する膜厚は、例えば0.2μmから5μmであり、好ま
しくは、1μmから2μmの間である。
The color resist film is applied by a spin coater, a spray coater, a roll coater or the like. The film thickness to be applied is, for example, from 0.2 μm to 5 μm, preferably from 1 μm to 2 μm.

【0049】パターン形成のための露光工程は、露光用
マスクと基板表面とを非接触状態又は接触状態にして、
i線、h線、g線又はエキシマレーザを用いて光を照射
する。現像工程は、露光後の基板をアルカリ系の現像
液、例えば炭酸ソーダ又は苛性ソーダを含む水溶液中、
或いは有機溶剤(ジメチルベンジルアミン、トリエタノ
ールアミンなど)中に漬浸する。水溶液又は有機溶剤を
スプレーなどで噴霧しても良い。尚、現像液には、消泡
剤や界面活性剤を添加しても良い。
In the exposure step for forming a pattern, the exposure mask and the substrate surface are brought into a non-contact state or a contact state.
Light irradiation is performed using an i-line, an h-line, a g-line, or an excimer laser. Development step, the exposed substrate in an alkaline developer, for example, in an aqueous solution containing sodium carbonate or caustic soda,
Alternatively, it is immersed in an organic solvent (dimethylbenzylamine, triethanolamine, etc.). An aqueous solution or an organic solvent may be sprayed with a spray or the like. Incidentally, an antifoaming agent or a surfactant may be added to the developer.

【0050】シアンCy、イエローYe、マゼンダM
g、及びグリーンGの4色のカラーフィルタを形成する
場合には、Ye、Mg、Cy、Gのカラーフィルタを任
意の順序で形成する。
Cyan Cy, Yellow Ye, Magenta M
When forming four color filters of g and green G, color filters of Ye, Mg, Cy, and G are formed in an arbitrary order.

【0051】また、イエローYe、シアンCy、マゼン
ダMgの3色のカラーフィルタを用いることもできる。
この場合には、イエローYeのカラーフィルタが全体の
面積の1/2を、その他のカラーフィルタが全体の面積
のそれぞれ1/4ずつを占めるのが好ましい。その理由
は、G信号だけてなくR信号の解像力も向上するからで
ある。
Also, three color filters of yellow Ye, cyan Cy, and magenta Mg can be used.
In this case, it is preferable that the yellow Ye color filter occupies 1 / of the entire area and the other color filters occupy 1 / of the entire area. The reason is that not only the G signal but also the R signal resolution is improved.

【0052】次に、図5(C)に示すように、カラーフ
ィルタ33,35,37上に平坦化膜40を形成してカ
ラーフィルタによる表面の凹凸を低減する。平坦化膜4
0上の各光電変換素子7に対応する領域上に、光電変換
素子7の開口18に集光するためのマイクロレンズ41
を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, a flattening film 40 is formed on the color filters 33, 35 and 37 to reduce surface irregularities due to the color filters. Flattening film 4
The microlens 41 for condensing the light on the opening 18 of the photoelectric conversion element 7 on the area corresponding to each photoelectric conversion element 7
To form

【0053】以上の工程により、補色系のカラーフィル
タを備えたハニカムCCDカラー撮像素子が完成する。
Through the above steps, a honeycomb CCD color image pickup device having a complementary color filter is completed.

【0054】図4、図5を参照して、ハニカムCCDカ
ラー撮像素子の動作を説明する。第1の垂直電荷転送電
極27aと第2の垂直電荷転送電極27bとに読み出し
パルスを印加する。この際、第1及び第2の垂直電荷転
送電極27a、27bと垂直方向に隣接する次の行の第
1及び第2の垂直電荷転送電極には読み出しパルスを印
加しない。すなわち1/2間引き読み出しを行う。
The operation of the honeycomb CCD color image pickup device will be described with reference to FIGS. A read pulse is applied to the first vertical charge transfer electrode 27a and the second vertical charge transfer electrode 27b. At this time, no read pulse is applied to the first and second vertical charge transfer electrodes of the next row vertically adjacent to the first and second vertical charge transfer electrodes 27a and 27b. That is, 1/2 thinning-out reading is performed.

【0055】第1の垂直電荷転送電極27aに読み出し
パルスを印加すると、グリーンG、イエローYe、グリ
ーンG、イエローYeの電荷が光電変換素子7から読み
出しゲート7aを通って垂直電荷転送チャネル21に転
送される。第2の垂直電荷転送電極27bに読み出しパ
ルスを印加すると、シアンCy、マゼンダMg、シアン
Cy、マゼンダMgの電荷が光電変換素子7から読み出
しゲート7aを通って垂直電荷転送チャネル21に転送
される。
When a read pulse is applied to the first vertical charge transfer electrode 27a, charges of green G, yellow Ye, green G, and yellow Ye are transferred from the photoelectric conversion element 7 to the vertical charge transfer channel 21 through the read gate 7a. Is done. When a read pulse is applied to the second vertical charge transfer electrode 27b, charges of cyan Cy, magenta Mg, cyan Cy, and magenta Mg are transferred from the photoelectric conversion element 7 to the vertical charge transfer channel 21 through the read gate 7a.

【0056】垂直電荷転送電極27a、27bに対し
て、垂直電荷転送チャネル21内の電荷を水平電荷転送
チャネル53に方に転送するための電圧を順次印加して
いく。電荷が水平電荷転送チャネル層53の方向に転送
される。電荷転送電極32−1、32−2、32−3、
32−4(32−5と共通)に順次Highの電圧を印
加して電荷を水平電荷転送チャネル53の方向に転送し
ていくと、電荷転送電極32−5の下に、例えば電荷C
y、Mg、Cy,Mgの電荷が蓄積される。これらの電
荷が、一旦電荷転送電極32−5の下に転送されると、
電荷転送電極32−4の下に形成されている第1のバリ
ア層B1の存在により、電荷が水平電荷転送チャネル層
53と反対の方向には戻らない。
A voltage for transferring the charges in the vertical charge transfer channel 21 to the horizontal charge transfer channel 53 is sequentially applied to the vertical charge transfer electrodes 27a and 27b. The charges are transferred in the direction of the horizontal charge transfer channel layer 53. Charge transfer electrodes 32-1, 32-2, 32-3,
When a High voltage is sequentially applied to 32-4 (common to 32-5) to transfer charges in the direction of the horizontal charge transfer channel 53, for example, a charge C below the charge transfer electrode 32-5
The charge of y, Mg, Cy, Mg is accumulated. Once these charges are transferred below the charge transfer electrode 32-5,
Due to the presence of the first barrier layer B1 formed below the charge transfer electrode 32-4, charges do not return in the direction opposite to the horizontal charge transfer channel layer 53.

【0057】ここで、φ4をLowにして、例えばφH
5をHighにすると、電荷転送電極32−5の下に蓄
積されていた電荷(Cy)が水平電荷転送電極53a−
5下の高濃度のn型半導体層53a中に入る。次にφ4
をLowにしたままφH4をHighにすると、この電
荷(Cy)が55a−4下の高濃度のn型半導体層53
aに転送される。このようにして、電荷(Cy)を水平
電荷転送電極55a−2下の高濃度のn型半導体層53
aまで転送する。
Here, φ4 is set to Low, for example, φH
When 5 is set to High, the charge (Cy) accumulated under the charge transfer electrode 32-5 is changed to the horizontal charge transfer electrode 53a-.
5 and enters the high-concentration n-type semiconductor layer 53a. Next, φ4
When φH4 is set to High while is set to Low, the charge (Cy) is reduced to a high concentration n-type semiconductor layer 53 under 55a-4.
a. Thus, the charge (Cy) is transferred to the high-concentration n-type semiconductor layer 53 under the horizontal charge transfer electrode 55a-2.
Transfer to a.

【0058】次に、φ4をLowにしたまま、φH1を
Highにすると、水平電荷転送電極55a−2下の高
濃度のn型半導体層53aまで転送されてきた電荷(C
y)と水平電荷転送電極55a−1と垂直方向に向かい
合う転送電極32−5下の垂直電荷転送チャネル層21
内に蓄積されている電荷(Cy)とが53a−1下の領
域に入り、電荷(Cy)が加算される。同様の動作によ
り、MgやYeの電荷も加算することができる。Ye、
Mg、CyおよびGの電荷を加算することができるた
め、より明るい画像を得ることができる。
Next, when φH1 is set to High while φ4 is set to Low, the charge (C) transferred to the high-concentration n-type semiconductor layer 53a under the horizontal charge transfer electrode 55a-2.
y) and the vertical charge transfer channel layer 21 under the transfer electrode 32-5 vertically facing the horizontal charge transfer electrode 55a-1.
And the electric charge (Cy) accumulated therein enters the region below 53a-1, and the electric charge (Cy) is added. By the same operation, the charge of Mg or Ye can be added. Ye,
Since the charges of Mg, Cy and G can be added, a brighter image can be obtained.

【0059】図6に、本実施の形態によるシアン補色系
カラーフィルタを含むカラー撮像素子を用いてデジタル
スチルカメラを製造した場合の分光感度特性を示す。併
せて、カラーフィルタ用の着色顔料としてPG7を用い
た場合の分光感度特性を比較例として示す。本実施の形
態によるシアン補色系カラーフィルタを用いた場合に
は、波長400nmから波長600nmにかけて高い感
度を有するとともに、波長が600nmを越えた領域に
おいての感度が極めて低く、シアン補色系カラーフィル
タとしての優れた分光感度特性を有していることがわか
る。
FIG. 6 shows a spectral sensitivity characteristic when a digital still camera is manufactured using a color image pickup device including a cyan complementary color filter according to the present embodiment. In addition, the spectral sensitivity characteristics when PG7 is used as a color pigment for a color filter is shown as a comparative example. When the cyan complementary color filter according to the present embodiment is used, it has high sensitivity from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 600 nm, and has extremely low sensitivity in a region where the wavelength exceeds 600 nm. It turns out that it has excellent spectral sensitivity characteristics.

【0060】より詳細には、波長470nmから波長5
40nmにかけて、高相対感度領域を有するとともに、
波長625nmから波長650nmにかけての相対感度
が前記高相対感度領域における最高感度のほぼ10%程
度の低い相対感度領域を有する。
More specifically, a wavelength of 470 nm to a wavelength of 5
It has a high relative sensitivity region over 40 nm,
The relative sensitivity from the wavelength of 625 nm to the wavelength of 650 nm has a low relative sensitivity region of about 10% of the highest sensitivity in the high relative sensitivity region.

【0061】一方、比較例によるカラーフィルタを用い
た場合には、波長400nmから470nmにかけての
感度が低くなるとともに、波長600nmから650n
mにかけての感度が高くなっており、本実施の形態によ
るカラーフィルタの方がシアン補色系カラーフィルタと
しての分光感度特性が良好である。
On the other hand, when the color filter according to the comparative example is used, the sensitivity from 400 nm to 470 nm is low, and the wavelength is from 600 nm to 650 nm.
The sensitivity toward m is higher, and the color filter according to the present embodiment has better spectral sensitivity characteristics as a cyan complementary color filter.

【0062】実際に、本実施の形態によるカラーフィル
タを用いた場合と、比較例によるカラーフィルタを用い
た場合で、同一の画像を撮影し、色再現性がほぼ等しく
なるように、リニアマトリックス及び色差マトリックス
を決めて信号処理を行い、画像を作成した。本実施の形
態によるカラーフィルタを用いたカラー撮像素子と比較
例によるカラーフィルタを用いたカラー撮像素子との画
像を比較したところ、本実施の形態によるカラー撮像素
子により撮影した画像の方が、ざらつきが少なかった。
Actually, the same image is taken when the color filter according to the present embodiment is used and when the color filter according to the comparative example is used, so that the linear matrix and the linear matrix are arranged so that the color reproducibility is substantially equal. The color difference matrix was determined and signal processing was performed to create an image. When the images of the color image sensor using the color filter according to the present embodiment and the color image sensor using the color filter according to the comparative example are compared, the image photographed by the color image sensor according to the present embodiment is rougher. Was few.

【0063】画像のざらつきは、Macbeth ch
art(マクベスチャート)を撮影し、各色毎にざらつ
きを目視にて比較評価した。
The roughness of the image is determined by Macbethch
An art (Macbeth chart) was photographed, and roughness was visually evaluated for each color.

【0064】画像のざらつきが少なくなった原因として
は、まず、顔料の微粒子を透明樹脂中に分散させている
ため、大きい顔料粒子が混ざっている場合に比べて色信
号のノイズが小さくなる。波長400nmから600n
mにかけてのカラーフィルタの光透過率が高く、かつ、
波長600nm以上におけるカラーフィルタの光の透過
率が極めて低いため、信号処理過程において補色系色信
号を原色系色信号に変換するためのリニアマトリックス
の値自体も小さくて良い。信号処理に用いるリニアマト
リックスが小さければ、マトリックス処理を行った後の
信号に含まれるノイズも大きくならないため、最終的に
得られる信号に含まれるノイズを小さくできる。
The reason why the roughness of the image is reduced is that, first, fine particles of the pigment are dispersed in the transparent resin, so that the noise of the color signal is reduced as compared with the case where large pigment particles are mixed. Wavelength 400nm to 600n
m, the light transmittance of the color filter is high, and
Since the light transmittance of the color filter at a wavelength of 600 nm or more is extremely low, the value of the linear matrix itself for converting a complementary color signal into a primary color signal in the signal processing process may be small. If the linear matrix used for signal processing is small, the noise included in the signal after the matrix processing does not increase, so that the noise included in the finally obtained signal can be reduced.

【0065】本実施の形態によるカラー撮像装置を用い
ると、従来のカラー撮像装置と比べて、特にシアン補色
系カラーフィルタの分光感度特性が良くなる。色信号処
理の過程においてそれほど大きなマトリックスを用いて
マトリックス処理を行わなくても良いため、画像のざら
つきが少なくなった。
When the color imaging device according to the present embodiment is used, the spectral sensitivity characteristic of the cyan complementary color filter is particularly improved as compared with the conventional color imaging device. Since it is not necessary to perform matrix processing using a very large matrix in the process of color signal processing, image roughness is reduced.

【0066】また、カラーフィルタ用の着色剤として顔
料を用いているため、耐熱性、耐光性が向上する。染料
を着色剤として用いた場合に必要であった保護膜形成工
程などが不要になるため、製造工程も短縮する。
Further, since a pigment is used as a colorant for a color filter, heat resistance and light resistance are improved. Since the step of forming a protective film, which is required when a dye is used as a colorant, becomes unnecessary, the manufacturing process is also shortened.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明のカラー撮像装置を用いると、カ
ラーフィルタの耐熱性や耐光性が向上する。従来のシア
ン顔料を用いた場合に比べて、画像のざらつきが少なく
なる。また、染色工程が不要となるため製造工程を簡略
化することができ、コストの削減、製品の歩留まりが向
上する。
The use of the color image pickup device of the present invention improves the heat resistance and light resistance of the color filter. Roughness of the image is reduced as compared with the case where a conventional cyan pigment is used. In addition, since the dyeing process is not required, the manufacturing process can be simplified, the cost can be reduced, and the product yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本実施の形態によるカラー撮像装置に用いら
れるカラーフィルタの着色顔料として用いられるメタル
フタロシアニンの化学式である。
FIG. 1 is a chemical formula of metal phthalocyanine used as a coloring pigment of a color filter used in a color imaging device according to the present embodiment.

【図2】 本実施の形態によるカラー撮像装置に用いら
れるカラーフィルタの概略構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a color filter used in the color imaging device according to the present embodiment.

【図3】 本発明の実施の形態によるカラー撮像装置に
用いられるカラーフィルタの分光透過率を示す図であ
り、併せて比較例によるカラーフィルタの分光透過率を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a spectral transmittance of a color filter used in a color imaging device according to an embodiment of the present invention, and also a diagram illustrating a spectral transmittance of a color filter according to a comparative example.

【図4】 本発明の実施の形態によるカラー撮像装置の
構造を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing the structure of the color imaging device according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本実施の形態によるカラー撮像装置の製造工
程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the color imaging device according to the present embodiment.

【図6】 本発明の実施の形態によるカラー撮像装置を
用いたデジタルカメラの分光感度特性であり、併せて比
較例による分光感度特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the spectral sensitivity characteristics of a digital camera using the color imaging device according to the embodiment of the present invention, and also illustrates the spectral sensitivity characteristics according to a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カラーフィルタ 3 透明樹脂 5 アルミニウムフタロシニアン顔料の微粒子 6 半導体基板 7 光電変換素子 11 n型半導体層 15 p型半導体層 17 n型半導体層 18 開口部 21 垂直電荷転送チャネル層(n型半導体層) 23 チャネルストップ 25、25a 絶縁膜 27a、27b 垂直電荷転送電極(多結晶シリコン) 30 平坦化膜 31 遮光膜 32 転送電極 33、35、37 カラーフィルタ 40 平坦化膜 41 マイクロレンズ 51 水平電荷転送チャネル 53a 高濃度n型半導体層 53b 低濃度n型半導体層 55a、55b 水平電荷転送電極 61 出力アンプ G グリーン Mg マゼンダ Ye イエロー Cy シアン Reference Signs List 1 color filter 3 transparent resin 5 aluminum phthalocyanine pigment fine particles 6 semiconductor substrate 7 photoelectric conversion element 11 n-type semiconductor layer 15 p-type semiconductor layer 17 n-type semiconductor layer 18 opening 21 vertical charge transfer channel layer (n-type semiconductor layer) 23) Channel stop 25, 25a Insulating film 27a, 27b Vertical charge transfer electrode (polycrystalline silicon) 30 Flattening film 31 Light shielding film 32 Transfer electrode 33, 35, 37 Color filter 40 Flattening film 41 Microlens 51 Horizontal charge transfer channel 53a High-concentration n-type semiconductor layer 53b Low-concentration n-type semiconductor layer 55a, 55b Horizontal charge transfer electrode 61 Output amplifier G Green Mg Magenta Ye Yellow Cy Cyan

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H048 BA45 BA47 BB02 BB07 BB10 BB47 4M118 AA10 AB01 BA13 CA03 GC08 GC14 GC20 5C065 AA01 AA03 BB15 CC01 DD02 DD17 EE05 EE07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H048 BA45 BA47 BB02 BB07 BB10 BB47 4M118 AA10 AB01 BA13 CA03 GC08 GC14 GC20 5C065 AA01 AA03 BB15 CC01 DD02 DD17 EE05 EE07

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元平面上に整列配置された複数の光
電変換素子とその上に配置されたシアンカラーフィルタ
とを含むカラー撮像素子であって、 前記カラーフィルタは、 透明樹脂と、該透明樹脂中に分散し、アルミニウムフタ
ロシアニン、チタンフタロシアニン、コバルトフタロシ
アニン、またはスズフタロシアニンの少なくともいずれ
かを含む顔料の微粒子とを含み、 波長470nmから波長540nmにかけて、高相対感
度領域を有するとともに、波長625nmから波長65
0nmにかけての相対感度が前記高相対感度領域におけ
る最高感度のほぼ10%以下の低い相対感度領域を有す
るカラー撮像素子。
1. A color imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements arranged on a two-dimensional plane and a cyan color filter disposed thereon, wherein the color filter comprises: a transparent resin; And fine particles of a pigment containing at least one of aluminum phthalocyanine, titanium phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, and tin phthalocyanine dispersed in a resin, and having a high relative sensitivity region from 470 nm to 540 nm, and having a wavelength of 625 nm to 65
A color imaging device having a low relative sensitivity region in which the relative sensitivity toward 0 nm is about 10% or less of the highest sensitivity in the high relative sensitivity region.
【請求項2】 前記微粒子の平均粒径が、1μm以下で
ある請求項1に記載のカラー撮像素子。
2. The color imaging device according to claim 1, wherein the average particle size of the fine particles is 1 μm or less.
【請求項3】 前記微粒子の平均粒径が、0.1μm以
下である請求項1に記載のカラー撮像素子。
3. The color imaging device according to claim 1, wherein the fine particles have an average particle size of 0.1 μm or less.
【請求項4】 さらに、前記複数の光電変換素子のうち
の前記第1の光電変換素子とは別の第2の光電変換素子
上に形成され、透明樹脂中にPY83、PY129、P
Y138、PY139、PY150,PY185のうち
の少なくともいずれかを含むイエロー顔料の微粒子を分
散させたイエローカラーフィルタと、前記第1及び第2
の光電変換素子とは別の第3の光電変換素子上に形成さ
れ、透明樹脂中にPR81,PR122、PR144、
PR146、PR169、PR177、PV19又PV
23のうちの少なくともいずれかを含むマゼンダ顔料の
微粒子を分散させたマゼンダカラーフィルタとを含む請
求項1から3までのいずれか1項に記載のカラー撮像素
子。
4. A PY83, PY129, PY129, PY129, PY129, and PY83 layer formed on a second photoelectric conversion element different from the first photoelectric conversion element among the plurality of photoelectric conversion elements.
A yellow color filter in which fine particles of a yellow pigment containing at least one of Y138, PY139, PY150, and PY185 are dispersed;
Is formed on a third photoelectric conversion element different from the photoelectric conversion element of the above, and PR81, PR122, PR144,
PR146, PR169, PR177, PV19 or PV
And a magenta color filter in which fine particles of a magenta pigment containing at least any one of 23 are dispersed. 4. The color imaging device according to claim 1, further comprising:
【請求項5】 さらに、前記第1から第3までの光電変
換素子とは別の第4の光電変換素子上に形成され、透明
樹脂中にPY83,PY129、PY138、PY13
9、PY150、又はPY185のうちの少なくともい
ずれかと、PG7、PG36、アルミニウムフタロシア
ニン顔料、チタンフタロシアニン顔料、コバルトフタロ
シアニン顔料、またはスズフタロシアニン顔料のうちの
少なくともいずれかと、を混合して形成したグリーン顔
料の微粒子を分散させたグリーンカラーフィルタとを含
む請求項4に記載のカラー撮像素子。
5. A PY83, PY129, PY138, and PY13 formed on a fourth photoelectric conversion element different from the first to third photoelectric conversion elements and in a transparent resin.
9, green pigment fine particles formed by mixing at least one of PY150 and PY185 with at least one of PG7, PG36, aluminum phthalocyanine pigment, titanium phthalocyanine pigment, cobalt phthalocyanine pigment, or tin phthalocyanine pigment The color imaging device according to claim 4, further comprising: a green color filter in which is dispersed.
【請求項6】 カラー撮像素子に用いられるシアンカラ
ーフィルタであって、 透明樹脂と、 該透明樹脂中に分散し、アルミニウムフタロシアニン、
チタンフタロシアニン、コバルトフタロシアニン、また
はスズフタロシアニンのうち少なくともいずれかを含む
顔料の微粒子とを含み、 波長400nmから波長570nmにかけて50%以上
の高い分光透過率を有するとともに、波長625nmか
ら波長650nmにかけての10%以下の低い分光透過
率を有するカラーフィルタ。
6. A cyan color filter for use in a color image sensor, comprising: a transparent resin; and an aluminum phthalocyanine dispersed in the transparent resin.
Pigment fine particles containing at least one of titanium phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, and tin phthalocyanine, and having a high spectral transmittance of 50% or more from a wavelength of 400 nm to a wavelength of 570 nm and a 10% wavelength of 625 nm to a wavelength of 650 nm. A color filter having the following low spectral transmittance.
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