JP2010054923A - カラー撮像デバイスおよびカラー撮像デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】色素層から成るカラーフィルタを有する撮像デバイスについて、カラーフィルタを薄型化したとしても色素層に安定した密着性を与えるカラー固定撮像デバイス及びその製造方法の提供。
【解決手段】基板上に配列した複数の光電変換素子のそれぞれに対してカラーフィルタ層を形成したカラー撮像デバイスにおいて、前記カラーフィルタ層が、透明樹脂よりなる下地層と、前記下地層上に、当該下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上で熱定着された色素層を備えたことを特徴とするカラー撮像デバイス。
【選択図】図１

Description

本願発明は撮像デバイス及びその製造方法に関し、特に、撮像デバイスを構成するカラーフィルタの構造及び当該カラーフィルタの形成方法に関する。

今日、デジタルカメラ及びビデオカメラ等に用いられる撮像デバイスは、撮影される画像の解像度を高めることを目的として、高画素化及び微細化が進んでいる。

図４に、従来のカラー撮像デバイス１０の構成を部分的な断面図として示す。カラー撮像デバイス１０は、シリコンからなる半導体基板１１を用いて形成されている。半導体基板１１の表面には、入射光に応じて電荷を発生するための複数の光電変換素子１２がマトリクス状に配列して設けられている。通常、一つの画素は一つの光電変換素子１２を備え、図４は、カラー撮像デバイス１０のほぼ画素２つに相当する範囲を示す。

半導体基板１１上には光電変換素子１２を覆う絶縁膜１３が形成されている。また、光電変換素子１２上には、絶縁膜１３を介して、光電変換素子１２に入射する光の反射を抑制するための反射防止膜１４が形成されている。半導体基板１１上における光電変換素子１２の両側の領域には、各光電変換素子１２からの電荷の読み出し及び電荷の転送のための電荷転送電極１５が絶縁膜１３を介して形成されている。更に、電荷転送電極１５を覆い、電荷転送電極１５に光が入射するのを遮る遮光膜１６が形成されており、半導体基板１１における電荷転送電極１５の下方には、電荷が転送される電荷転送路１７が設けられている。

更に、反射防止膜１４及び遮光膜１６等を覆う、表面を平坦化するための透明な平坦化膜１８が形成されている。更にその上には、個々の光電変換素子１２に対応して個別の色のカラーフィルタ１９ａ及びカラーフィルタ１９ｂが形成されている。図においては２つだけ示しているが、カラーフィルタの色の組み合わせとしては、例えば、赤、青及び緑の３色を用いる。各カラーフィルタ１９ａ、１９ｂ上には、各光電変換素子１２と対応する位置にマイクロレンズ２０が形成されて、各光電変換素子１２に対する集光効率が向上する。

ここで、カラー撮像デバイス１０において、画素の微細化が進んだ場合、これに応じて光電変換素子１２からマイクロレンズ２０までの厚さを小さくすることが必要である。当該の厚さが同じままで画素の微細化だけが進んだとすると、光電変換素子上に形成されている層について、光電変換素子の寸法に対するアスペクト比が高くなる。したがって入射光をマイクロレンズによって光電変換素子に集光することが難しくなり、撮像デバイスの感度低下が生じるからである。

そこで、このような感度低下を防ぐために、撮像デバイスの微細化に伴って光電変換素子上の層の厚さを薄くする必要があった。

従来のカラー撮像デバイス１０において、光電変換素子１２上の層は平坦化層１８及びカラーフィルタ１９ａ及び１９ｂ等によって構成されており、その厚みは２μｍ程度となっている。このうち、カラーフィルタ１９ａ及び１９ｂが占める割合は２０〜４０％である。したがって、光電変換素子１２上の層の厚さを薄くするために、カラーフィルタ１９ａ及び１９ｂを薄膜化することが効果的である。

従来のカラーフィルタは、色素を含有する感光性樹脂をフォトリソグラフィによってパターン化することにより形成していた。この手法の場合、フォトリソグラフィを行なうために、所定量の感光剤及び硬化剤が感光性樹脂に含まれている必要がある。さらに、感光性樹脂としての性能を維持するために、感光性樹脂中の色素の含有量は制限される。

したがって従来のようなフォトリソグラフィによるパターン化によって、要求される分光特性を得るためにはカラーフィルタには一定の厚さが必要であるので、従来のカラーフィルタの薄膜化には限界があった。

この問題を解決するために、感光性を持たない色素を真空蒸着法により蒸着させて色素蒸着膜を形成し、この色素蒸着膜をパターン化してカラーフィルタとするという手法が提案されている。

例えば、リフトオフ工法を用いる特許文献１の方法及び色素層をドライエッチングによりパターン化する特許文献２の方法等が知られている。
特開平４−３３６５０３号公報 特開２００２−３０５２９５号公報

しかしながら、上記の色素蒸着膜をパターン化する方法には、色素蒸着膜が基板と剥離しやすいという問題があった。

まず特許文献１の色素蒸着膜のパターン化を図５で説明する。図５（ａ）により、光電変換素子、平坦化膜が形成された基板３０上にフォトレジスト膜３１を塗布する。次に、図５（ｂ）により、所定のパターンを有するフォトマスク３２を用いて紫外線３３の照射により露光を行なう。これにより、フォトレジスト膜３１は、紫外線を照射されていない部分であるレジストパターン３１ａと、紫外線照射を受けた感光部分３１ｂとに分かれる。次に、図５（ｃ）により、現像及びリンスの処理により感光部分３１ｂが除かれ、基板３０上にレジストパターン３１ａが残された構造となる。ここに、図５（ｄ）により顔料の蒸着を行なうと、レジストパターン３１ａ上及び基板３０上にそれぞれ色素膜３４が形成される。この後、図５（ｅ）により、レジストパターン３１ａを剥離することで、レジストパターン３１ａ上の色素膜３４が同時に除去され、基板３０上にパターン化された色素膜３４ａからなるカラーフィルタを得ることができる。

次に、特許文献２の方法を図６で説明する。図６（ａ）により最上層に樹脂層が形成された基板５０上に色素層５１を形成し、図６（ｂ）で当該色素層５１上に、フォトレジスト膜５２を塗布して成膜する。次に、図６（ｃ）により、所定のパターンを有するフォトマスク５３を用いて紫外線５４の照射により露光を行なう。これにより、フォトレジスト膜５２は、紫外線を照射されていない部分であるレジストパターン５２ａと、紫外線照射を受けた感光部分５２ｂとに分かれる。次に、現像を行なうことにより、図６（ｄ）で示した感光部分５２ｂが除去されて、色素層５１上にレジストパターン５２ａが形成された構造となる。次に、レジストパターン５２ａをマスクとしてドライエッチングを行ない、図６（ｅ）に示したレジストパターン５２ａが形成されていない部分の色素層５１を除去する。この後、図６（ｆ）によりレジストパターン５２ａを剥離すると、基板５０上にパターン化された色素膜５１ａからなるカラーフィルタを得ることができる。

特許文献１，２記載のいずれの方法であっても、平坦化膜等が形成された基板（以下成膜した基板のことを単に基板という。）の上に、例えば赤、青及び緑の感光性を持たない３種類の色素を蒸着させて、色素蒸着膜を形成し、この色素蒸着膜をパターン化してカラーフィルタが形成されている。つまり、色素膜はそれぞれ、レジストパターンの現像及びリンス工程ならびに剥離工程で、現像液、剥離液に曝されるので、これらの工程で、当該基板と色素層との密着性が小さいと、レジスト現像及びレジスト剥離時に当該基板と色素膜が剥がれる。

薄膜と基板との密着性は昇華した粒子のエネルギーに左右され、真空蒸着法では昇華した粒子の有するエネルギーが小さいことが特徴である。したがって、真空蒸着法で蒸着された色素蒸着膜は、基板と強固な結合状態を形成するためのエネルギーが不充分であるので、基板との密着性が小さく、当該色素蒸着膜のパターン化によって基板と剥離しやすいという課題を有していた。

このような課題に鑑み、本願発明の目的は、色素層を含むカラーフィルタを備える撮像デバイスについて、カラーフィルタを薄型化したとしても色素層に安定した密着性を与えるカラー固定撮像デバイス及びその製造方法を提供することである。

前記の目的を達成するため、本願発明のカラー撮像デバイスは、基板上に配列した複数の光電変換素子のそれぞれに対してカラーフィルタ層を形成したカラー撮像デバイスにおいて、上記カラーフィルタ層が、透明樹脂よりなる下地層と、前記下地層上に、当該下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上で熱定着された色素層を備えたことを特徴とする。

上記の構成であれば、透明樹脂よりなる下地層と色素層を透明樹脂のガラス転移温度以上で熱定着させることで、色素層の一部が下地層に埋め込まれアンカー効果が生じ、色素層と下地層の密着力が高まる。よって色素層をパターン化したとしても、色素層が剥がれるという問題が解消される。したがって、色素を主要な構成材料とする（感光剤及び硬化剤等を含まない）色素層及び塗布による膜形成が可能なだけの厚さの下地層でカラーフィルタ層を構成できるので、感光性樹脂層を用いたカラーフィルタの場合に比べて、その厚さを薄くすることができる。ここで色素層は、色素のみからなっていても良い。

この結果、光電変換素子上の膜厚を薄くかつ色素層の密着力を高めることができるので入射光を効率的に光電変換素子に集光でき、画素の微細化に伴う感度低下を回避することができる。

上記の構成において、前記下地層が、複数の光電変換素子を形成した基板上に形成された平坦化層であることが望ましい。

下地層を透明樹脂からなる平坦化層で構成すると、カラーフィルタ層の色素層が当該平坦化層に埋め込まれて、平坦化層と色素層との密着力が高まる。したがって平坦化層上に透明樹脂を塗布する必要がないのでカラーフィルタ層の膜厚をさらに薄くすることができる。

下地層に用いる透明樹脂材料のガラス転移温度は特に限定されないが、デバイス全体が高温に曝されることは避ける必要があり、かつ色素層の密着力が高まる温度範囲を考慮すると、ガラス転移温度が２００℃以下のものが特に好ましい。したがって、透明樹脂からなる下地層と、色素層を透明樹脂のガラス転移温度以上、２００℃以下の温度で熱定着させることで、他の素子への熱による影響が減少する。

透明樹脂のガラス転移温度は色素層の色素の昇華点より低いことが好ましい。透明樹脂のガラス転移温度が色素層の色素の昇華点以下であると、この温度範囲で色素層と下地層とを熱定着させることで、色素の昇華に伴うカラーフィルタの淡色化は起こらない。下地層の厚みは、塗布により膜形成できる膜厚なら限定されないが、５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の膜厚が特に好ましい。

上記の構成において、前記透明樹脂が、赤外線吸収剤を含むことが好ましい。一般に、撮像デバイスを用いてカラー画像を撮像するためには、光路の途中に赤外カットフィルタを挿入することが不可欠であるので、通常は撮像デバイスと赤外カットフィルタを別個に備える必要がある。

本願発明では下地層の形成に赤外線吸収剤を含有する透明樹脂を用いることにより、赤外カットフィルタを撮像デバイス内に形成させることができ、撮像デバイスと赤外カットフィルタとをそれぞれ別個に備えるカメラモジュールと比べて、厚みの薄いカメラモジュールを構成することが可能となる。

本願発明で使用可能な赤外線吸収剤としては、アントラキノン系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ポリメチレン系化合物、アルミニウム系化合物、ジイモニウム系化合物、イモニウム系化合物、アゾ系化合物などがあげられる。下地層に赤外線吸収機能を付与させるためには、例えばアクリル樹脂に上記化合物を少なくとも一種を含有する組成物にて、下地層を形成することが好ましい。

本願発明のカラー撮像デバイスの製造方法は、基板上に配列した複数の光電変換素子のそれぞれに対してカラーフィルタ層を形成したカラー撮像デバイスの製造方法において、前記カラーフィルタ層の形成工程が、複数の光電変換素子が配列された基板上に透明樹脂よりなる下地層を形成する工程と、前記下地層上に当該下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上で色素層を熱定着させる工程を備えたことを特徴とする。

本願発明のカラー撮像デバイスの製造方法によると、下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上で熱定着させることで、樹脂に流動性が生じる。これにより、下地層上に形成された色素層がゴム状態となった下地層に食い込み、アンカー効果が生じる。したがって、色素層をパターン化したとしても、色素層が剥がれるという問題が解消されるので、光電変換素子上の膜厚を薄くかつ、色素層と基板との密着性に優れた構造のカラーフィルタが得られる。さらに当該カラーフィルタを備えるカラー撮像デバイスが得られる。このとき透明樹脂のガラス転移温度が色素の昇華点より低ければ、熱処理温度を上記構成の範囲にすることで、色素の昇華に伴うカラーフィルタの淡色化は起こらない。

下地層に用いられる透明樹脂の種類は、塗布による膜形成が可能ならば、特に種類が限定されるものではないが、熱硬化性樹脂などを用いることが可能である。熱硬化性樹脂には、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン／尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等が用いられる。また、添加剤として、架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤、溶剤、粘度調整剤、体質顔料等を添加する。前記硬化剤として、イソシアネートは不飽和ポリエステル系樹脂又はポリウレタン系樹脂に、メチルエチルケトンパーオキサイド等の過酸化物及びアゾビスイソブチロニトリル等のラジカル開始剤が不飽和ポリエステル系樹脂によく用いられる。
色素層に用いられる色素の昇華点は、２５０℃以上のものが好ましい。

本願発明では、色素を感光性樹脂に分散させる必要がないので、分散性が悪くフォトレジスト用途には適さない色素であっても使用可能である。このため、用いる色素について選択の幅が広がり、より好ましい分光特性を得るための色素の組成を容易に設計できる。

上記の構成において、前記下地層が、複数の光電変換素子が配列された基板上に形成される平坦化層であることが望ましい。

上記の構成では、下地層を透明樹脂からなる平坦化層で形成すると、平坦化層上にさらに透明樹脂を塗布する必要がないので製造工程を短縮できる。

上記の構成において、色素層は、下地層上に色素を蒸着することにより形成される色素蒸着膜であることが好ましい。この構成であると、色素を主要な構成材料とする（感光剤及び硬化剤等を含まない）色素層を形成し、カラーフィルタの薄膜化を具体的に実現することができる。尚、色素のみを蒸着することによって色素蒸着膜を設けてもよい。

下地層に用いる透明樹脂材料のガラス転移点は特に限定されないが、デバイス全体が高温に曝されることは、避ける必要があり、かつ密着効果の生じる温度範囲を考慮すると、色素層を下地層上に熱定着させる熱処理温度は２００℃以下のものが特に好ましい。

さらに熱定着における、熱処理温度は、色素層中の色素の昇華点以下であることが好ましい。この構成であると、下地層の透明樹脂のガラス転移温度以上であって、色素層の色素の昇華点以下の温度で熱定着させることで、色素の昇華に伴うカラーフィルタの淡色化は起こらない。

本願発明によると、カラー撮像デバイスのカラーフィルタについて、色素層と下地層とで構成することでカラーフィルタの薄膜化が実現する。したがって、光電変換素子上の膜厚を薄くすることができるので、感度の向上（又は感度低下の回避）が実現する。さらに、下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上の温度での熱処理を加えて熱定着させることで、色素層と下地層間の界面にアンカー効果が得られ色素層の基板との密着性を高めることができる。

以下、本願発明の一実施形態に係るカラー撮像デバイス１００及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１に、本願発明のカラー撮像デバイス１００の構成を要部の断面図として示す。カラー撮像デバイス１００は、シリコンからなる半導体基板１０１を用いて形成されている。半導体基板１０１の表面には、入射光に応じて電荷を発生するための複数の光電変換素子１０２がマトリクス状に配列して設けられている。通常、一つの画素は一つの光電変換素子１０２を備え、図１では、ほぼ画素２つ（画素Ａ及び画素Ｂ）に相当する範囲を示している。

半導体基板１０１上には、光電変換素子１０２を覆う絶縁膜１０３が形成されている。また、光電変換素子１０２上に、絶縁膜１０３を介して、光電変換素子１０２に入射する光の反射を抑制するための反射防止膜１０４が形成されている。また、半導体基板１０１における光電変換素子１０２の両側の領域には、各光電変換素子１０２からの電荷の読み出し及び読み出した電荷を転送するための電荷転送電極１０５が、絶縁膜１０３を介して形成されている。更に、電荷転送電極１０５を覆い、電荷転送電極１０５に対して光が入射するのを遮る遮光膜１０６が形成されている。半導体基板１０１における電荷転送電極１０５の下方には、電荷が転送される電荷転送路１０７が設けられている。電荷転送路１０７は、図１に関し、紙面に直交する方向に延びている。

更に、反射防止膜１０４及び遮光膜１０６等を覆って表面を平坦化するための透明な平坦化層１０８が形成され、平坦化層１０８上に、カラーフィルタ１１１が形成されている。また、図示はしてないが、カラーフィルタ１１１上には光電変換素子１０２に対する集光効率を向上させるためのマイクロレンズが画素毎に形成されている。

本願発明のカラーフィルタ１１１は、透明樹脂からなる下地層１０９と、その上に画素毎に形成された色素層１１０ａ（色素を表す黒丸の集合体として模式的に示している）又は色素層１１０ｂ（色素を表す白抜きの丸の集合体として示している）とが積層された構成である。図１においては、画素Ａに対して色素層１１０ａ、画素Ｂに対して色素層１１０ｂが対応している。

また、色素層１１０ａ及び１１０ｂは、個々の画素に対して所定の一色のものが用いられ、平面的に配列されている。例えば、赤（Ｒ）、青（Ｂ）及び緑（Ｇ）の３色が用いられ、図２に示すパターンの繰り返しとして平面的に配列される。他の例としては、マゼンダ、シアン、黄色及び緑の４色が用いられる場合もある。しかし、本実施形態のカラー撮像デバイス１００の効果は、使用する色の組み合わせ及び配列には特に関係しない。そのため、図１は、画素Ａには第一色目の色素層１１０ａが形成され、画素Ｂには第２色目の色素層１１０ｂが形成されている様子を示している。第３色目の色の色素層を更に用いることは当然可能である。

ここで、本実施形態における色素層１１０ａ及び色素層１１０ｂは、いずれも色素を主要な構成要素としており、感光剤及び硬化剤を含まないため、色素を含む感光性樹脂によって形成するカラーフィルタに比べて薄膜化が可能である。

また、透明樹脂からなる下地層１０９についても、塗布による膜形成が可能な膜厚を有していれば良いため薄膜化が可能である。この結果、カラーフィルタ１１１の薄膜化が実現し、光電変換素子１０２上の層が薄膜化されるため、画素の微細化に伴う感度低下を回避することができる。尚、色素層１１０ａ及び１１０ｂは、色素のみからなっていても良い。

次に、実施の形態に係る構造のカラー撮像デバイス１００の製造方法を説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、図１に構造を示した本実施形態のカラー撮像デバイス１００の製造工程を説明する要部の断面図であり、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。

まず、図３（ａ）には、カラー撮像デバイス１００の製造が平坦化層１０８の形成まで完了した状態を示している。つまり、半導体基板１０１上に、光電変換素子１０２、絶縁膜１０３、反射防止膜１０４、電荷転送電極１０５、遮光膜１０６、電荷転送経路１０７及び平坦化層１０８の形成まで終了した状態である。このような構造は、従来と同様にして形成すればよい。平坦化層１０８は、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜又はＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜を用いて形成する。

（透明樹脂からなる下地層の形成）
次に、図３（ｂ）の平坦化層１０８上に、例えばスピンコート法により、透明樹脂からなる下地層１０９を形成する。本実施の形態では、下地層を構成する材料として、ガラス転移点が１２０℃のアクリル系／メタクリル系共重合体を用いた。

（色素層の形成）
次に、図３（ｃ）の下地層１０９上に、第一色目の色素層１２０を形成する。色素層１２０を成膜するには、方法の一例として色素蒸着法を用いることができる。今回は、第一色目の色素としてハロゲン化フタロシアニンを蒸着し、膜厚２００ｎｍ〜６００ｎｍの色素蒸着膜として色素層１２０を形成する。

（熱定着）
次に、図３（ｄ）の第一色目（例えば緑色）のカラーフィルタ形成後に、ベーク炉にて透明樹脂材料のガラス転移点以上の温度である１８０℃に基板を加熱し、下地層１０９の熱処理を施す。これにより、色素層を構成する色素が下地層１０９に埋まることでアンカー効果が発生し、下地層と色素層の界面の密着性が高まったカラーフィルタを得ることができる。

（カラーフィルタのパターン化）
上記のカラーフィルタを前述の方法によりパターン化する。フォトグラフィ特性を有していないカラーフィルタをパターン化する方法は、前述したリフトオフ工法を用いる方法及び色素層をドライエッチングにより除去する方法等がある。いずれの方法でも、所定の色のカラーフィルタを順に形成することができる。例えば、一色目の色素として緑の色素を蒸着してパターン化し、その後、順に赤の色素及び青の色素を用いて同様の工程を繰り返し、合わせて三度の工程により、緑、赤及び青のパターンを有するカラーフィルタを形成できる。

色素層によるカラーフィルタ形成工程において、色の形成順は特に限定されないが、使用する色素のレジスト現像液及びレジスト剥離液に対する剥離耐性を鑑みて、剥離耐性の高い材料から低い材料の順に、カラーフィルタを形成すると良い。例えば剥離耐性の高い色素としてはフタロシアニン、低い色素としてはペリレンが挙げられる。

（マイクロレンズの形成）
カラーフィルタ上に、アクリル系の透明樹脂よりなる感光性の合成樹脂膜を全面回転塗布した後、低温乾燥させる。この後、フォトマスクを用いて所定のパターンとするためにｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）等の紫外光を当該合成樹脂膜に照射し、各画素に分離独立した合成樹脂膜をパターンニングする。次に、当該合成樹脂膜に対して紫外線による全面露光を行い、可視光領域の透過率を全領域で９０％以上に向上させる。次に、全面加熱溶融処理（リフロー）を行い、上記合成樹脂膜を所望とする曲率を有した上凸型の半球状に熱変形させ、マイクロレンズを形成する。

以上の工程により、本願実施の形態に係るカラーフィルタを備えたカラー撮像デバイスを得ることができる。

（実施例１）
実施例１は上記実施の形態と同様の方法で撮像デバイスを作製した。

（実施例２）
実施例２は、上記（熱定着）において、ガラス転移点が１２０℃のアクリル系／メタクリル系共重合体を用いて、下地層である平坦化層１０８を形成し、平坦化層１０８上に、色素層を形成し、平坦化層の樹脂のガラス転移点以上の温度である１８０℃にて、当該平坦化層の熱処理を行なった。（カラーフィルタのパターン化）工程から（マイクロレンズの形成）工程までは、実施例１と同じ方法で実施例２に係る撮像デバイスを作製した。

（比較例１）
平坦化層１０８上に、ガラス転移点が１２０℃のアクリル系／メタクリル系共重合体を用いて透明樹脂からなる下地層を形成し、色素層を形成した後に、熱処理を行なわずに色素層のパターン化を施した。（カラーフィルタのパターン化）工程から（マイクロレンズの形成）工程までは、実施例１と同じ方法で比較例１に係る撮像デバイスを作製した。

（比較例２）
ガラス転移点が１２０℃のアクリル系／メタクリル系共重合体を用いて形成した平坦膜１０８上に、色素層を形成し、熱処理を行なわずに色素層のパターン化を施した。（カラーフィルタのパターン化）工程から（マイクロレンズの形成）工程までは、実施例１と同じ方法で比較例２に係る撮像デバイスを作製した。

比較例１，２の撮像デバイスのカラーフィルタには、アンカー効果が確認できなかった。

（密着試験）
色素層の密着性が高められていることを確認するために、実施例１、２及び比較例１、２により得られた撮像デバイスに、碁盤目によるセロハンテープ密着試験を行った（ＪＩＳ Ｋ５６００−５−６）。結果を表１に示す。表の値は撮像デバイスを分けた１００の碁盤目の内、セロハンテープによる剥離によっても色素層が剥離しなかった碁盤目数である。

表１によれば、本願発明の下地層上に色素層を形成し、下地層を形成する透明樹脂のガラス転移点以上の温度で熱処理を施して作製した実施例１及び実施例２の撮像デバイスは、熱処理を施していない通常の蒸着方法である比較例１及び比較例２の撮像デバイスに比べて、基板に対する色素層の密着性が高いことが認められる。

本願発明の撮像デバイス及びその製造方法によれば、色素層の密着性の高い、薄膜化されたカラーフィルタを有する撮像デバイスを供給することができるため、画素の微細化による低感度化を回避することができ、高画素化したデジタルカメラ及びビデオカメラ等に有用である。さらに本願発明はＣＣＤ及びＭＯＳ型イメージセンサへの適用が可能であるのみならず、有機エレクトロルミネッセンスなどの表示デバイスにも適用が可能である。したがって、その産業上の利用可能性は大きい。

図１は、本願発明の一実施形態に係るカラー撮像デバイス１００の要部断面を示す図である。 図２は、カラー撮像デバイス１００が備えるカラーフィルタ１１１について、各画素における色の平面配列を例示する図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、カラー撮像デバイス１００のカラーフィルタ１１１の製造方法を説明するための図である。 図４は、従来のカラー撮像デバイス１０の要部断面を示す図である。 図５（ａ）〜（ｅ）は、従来のカラー撮像デバイスの製造方法の一例を示す図である。 図６（ａ）〜（ｆ）は、従来のカラー撮像デバイスの製造方法の他の例を示す図である。

符号の説明

１００ カラー撮像デバイス
１０１ 半導体基板
１０２ 光電変換素子
１０３ 絶縁膜
１０４ 反射防止膜
１０５ 電荷転送電極
１０６ 遮光膜
１０７ 電荷転送路
１０８ 平坦化層
１０９ 下地層
１１０ 色素層
１１０ａ 第１の色素
１１０ｂ 第２の色素
１１１ カラーフィルタ
１２０ パターン化前色素層

Claims (10)

1. 基板上に配列した複数の光電変換素子のそれぞれに対してカラーフィルタ層を形成したカラー撮像デバイスにおいて、
   前記カラーフィルタ層が、
   透明樹脂よりなる下地層と、
   前記下地層上に、当該下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上で熱定着された色素層を備えたことを特徴とするカラー撮像デバイス。
2. 前記下地層が、複数の光電変換素子を形成した基板上に形成された平坦化層である請求項１に記載のカラー撮像デバイス。
3. 前記透明樹脂のガラス転移温度が、２００℃以下である請求項１または２に記載のカラー撮像デバイス。
4. 前記透明樹脂のガラス転移温度が、前記カラーフィルタ層に含まれる色素の昇華点より低い請求項１から３のいずれかに記載のカラー撮像デバイス。
5. 前記透明樹脂が、赤外線吸収剤を含む請求項１から４のいずれかに記載のカラー撮像デバイス。
6. 基板上に配列した複数の光電変換素子のそれぞれに対してカラーフィルタ層を形成したカラー撮像デバイスの製造方法において、
   前記カラーフィルタ層の形成工程が、
   複数の光電変換素子が配列された基板上に透明樹脂よりなる下地層を形成する工程と、
   前記下地層上に当該下地層を形成する透明樹脂のガラス転移温度以上で色素層を熱定着させる工程を備えたことを特徴とするカラー撮像デバイスの製造方法。
7. 前記下地層が、複数の光電変換素子が配列された基板上に形成される平坦化層である請求項６に記載のカラー撮像デバイスの製造方法。
8. 前記色素層が、前記下地層上に色素を蒸着することにより形成される請求項６または７に記載のカラー撮像デバイスの製造方法。
9. 前記熱定着における、熱処理温度が２００℃以下である請求項６から８いずれかに記載のカラー撮像デバイスの製造方法。
10. 前記熱定着における、熱処理温度が、前記色素層の色素の昇華点以下である請求項６から９いずれかに記載のカラー撮像デバイスの製造方法。

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