JP4684029B2 - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像素子及びその製造方法に関する。
近年、固体撮像素子は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの撮像素子として、又ファクシミリ、スキャナー、コピー機の画像読み取り素子として、利用されており、その需要は拡大している。主な固体撮像装置としては、ＭＯＳ固体撮像素子や、ＣＣＤ（coupled charged device）固体撮像素子が知られている。また、近年においては、多くの場合、これらの固体撮像素子は、カラー画像を取り込むため、カラーフィルタを備えている。
図５は、従来の固体撮像素子の構成を示す部分断面図である。図５に示す固体撮像素子は、ＣＣＤ固体撮像素子である。図５に示すように、固体撮像素子は、半導体基板１にマトリクス状に配置された複数のフォトダイオード２２を備えている。また、フォトダイオード２２の垂直方向の列毎に、垂直転送部２３が設けられている。
図５の例では、半導体基板２１はｐ型のシリコン基板であり、フォトダイオード２２はｎ型の半導体領域である。垂直転送部２３は、フォトダイオード２２の垂直方向の列に沿って形成されたチャネル領域２３ｂと、チャネル領域２３ｂの上に設けられた転送電極２３ａとを備えている。転送電極２３ａは絶縁膜２４によって被覆されている。
また、各フォトダイオード２２の上層には、第１の平坦化膜２５を介して、層内マイクロレンズ２６が形成されている。更に、層内マイクロレンズ２６の上層には、第２の平坦化膜２７を介して、カラーフィルタ２８ａ〜２８ｃが形成されている。カラーフィルタ２８ａ〜２８ｃは、フォトダイオード２２毎に、マトリクス状に形成されており、カラーフィルタアレイを構成している。
図５の例では、カラーフィルタ２８ａはグリーン（Ｇ）のカラーフィルタ、カラーフィルタ２８ｂはブルー（Ｂ）のカラーフィルタ、カラーフィルタ２８ｃはレッド（Ｒ）のカラーフィルタである。また、一つのカラーフィルタが、一つのフォトダイオード２２の受光面に対応しており、各フォトダイオード２２には、赤色光、青色光及び緑色光のいずれかのみが入射する。
なお、このような原色カラーフィルタが用いられる代わりに、シアン（Ｃ）、マゼンタ（ＭＧ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）の組み合わせで構成される補色カラーフィルタが用いられる場合もある。また、カラーフィルタ２８ａ〜２８ｃの形成方法としては、染色法、フォトレジスト法等が挙げられる。更に、後者のフォトレジスト法で使用されるレジストとしては、顔料分散レジスト、染料分散レジスト等が挙げられる。
また、カラーフィルタ２８ａ〜２８ｃの上層には、第３の平坦化膜２９を介して、層内マイクロレンズ２６よりも大口径のマイクロレンズ３０が形成されている。マイクロレンズ１０も、フォトダイオード２毎に、マトリクス状に形成されている。図１に示す固体撮像素子では、外部の光は、マイクロレンズ３０と層内マイクロレンズ２６との二つのレンズによって、二段階で集光された後、各フォトダイオード２２に入射する。このため、図５に示す固体撮像素子では、斜めの方向から入射する光に対しての感度の向上が図られている。
ところで、固体撮像素子の分野においては、解像度を高めるため、画素数は年々増加する傾向にある。また、画素数の増加によって固体撮像素子が大型化すると、固体撮像素子を搭載した製品の小型化が困難となるため、画素の小型化が求められている。このような傾向は、今後、より進展すると予想される。
図６は、図５に示した例に比べて多画素化及び画素の小型化が図られた固体撮像素子の構成を示す部分断面図である。図６に示す固体撮像素子の構成は、画素数が増加している点及び画素サイズが小型化されている点以外は、図５に示した固体撮像装置の構成と同様である。図６に示す例では、画素の小型化が図られているため、フォトダイオード２２の一辺の長さＨ２は、図５に示したフォトダイオードの一辺の長さＨ１に比べて短くなっている（Ｈ２＜Ｈ１）。
しかし、各平坦化膜やカラーフィルタの薄膜化には限界があるため、図６の例におけるフォトダイオード２２とマイクロレンズ３０との間の距離Ｌ２は、図５の例におけるフォトダイオード２２とマイクロレンズ３０との間の距離Ｌ１に略等しくなる（Ｌ２≒Ｌ１）。このため、図６に示すフォトダイオード２２においては、図５に示したフォトダイオードに比べて、マイクロレンズ３０のＦ値が小さくなり、斜め方向から入射する光に対する感度が低下してしまう。
このような問題を解決するため、ドライ成膜法を用いて、カラーフィルタを形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ドライ成膜法の一例としては、カラーフィルタの形成領域に、顔料粒子や染料粒子といった着色粒子を蒸着によって堆積させる蒸着法が知られている。ドライ成膜法によれば、カラーフィルタは従来よりも薄膜化され、フォトダイオード２２とレンズ１０との間の距離は短くなるため、上記の問題が解決される。
特開２００２−３１４０５８号公報（第５頁、第３図−第５図）
しかしながら、ドライ成膜法を用いた場合は、カラーフィルタの内部に隙間が形成され、それにより、固体撮像素子の感度やＳ／Ｎ比が低下するという問題が発生する。この問題について図７を用いて説明する。
図７は、ドライ成膜法によって形成された従来のカラーフィルタを示す部分断面図であり、図７（ａ）〜（ｃ）それぞれは着色粒子の堆積状態が異なる例を示している。また、図７（ａ）〜（ｃ）においては断面に現れた線のみを図示している。
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、カラーフィルタ２８ａ〜２８ｃは多数の着色粒子３１の集合体であり、ドライ成膜法を用いた場合は、堆積した着色粒子３１と着色粒子３１との間に隙間３２が発生してしまう。このため、カラーフィルタ２８ａ〜２８ｃに入射した光は、隙間３２で散乱してしまう。この結果、上述したように、固体撮像素子の感度やＳ／Ｎ比は低下してしまう。
本発明の目的は、上記問題を解消し、感度やＳ／Ｎ比の低下を抑制し得る固体撮像素子、及びその製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明における固体撮像素子は、半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子であって、前記カラーフィルタは、前記複数の受光素子
の上層に着色粒子を堆積して形成された着色膜と、前記着色粒子の間の隙間に充填された着色されている樹脂とを有し、且つ、前記カラーフィルタが、当該固体撮像素子の有効画素領域の内側及び外側に形成されており、前記有効画素領域の外側に位置する前記カラーフィルタにおいて、前記樹脂が、前記着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色されていることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため本発明における固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子の製造方法であって、（ａ）前記複数のカラーフィルタそれぞれの形成領域に着色粒子を堆積させて着色膜を形成する工程と、（ｂ）前記着色粒子の間の隙間に、樹脂を充填する工程とを少なくとも有し、前記（ａ）の工程において、蒸着、スパッタリング、及びイオンプレーティングのいずれかによって、前記着色粒子を前記形成領域に堆積させることを特徴とする。
以上の特徴により、本発明によれば、カラーフィルタ中の空洞は樹脂によって埋められ、カラーフィルタに入射した光の散乱は抑制される。このため、従来に比べて、感度やＳ／Ｎ比が高い固体撮像素子を得ることができる。
本発明における固体撮像素子は、半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子であって、前記カラーフィルタは、前記複数の受光素子の上層に着色粒子を堆積して形成された着色膜と、前記着色粒子の間の隙間に充填された樹脂とを有していることを特徴とする。
上記本発明における固体撮像素子において、前記着色粒子としては、顔料粒子及び染料粒子のうち少なくとも一種を含んだものを用いることができる。また、上記本発明における固体撮像素子において、前記着色粒子の間の隙間に充填される樹脂は、透明であっても良いし、着色されていても良い。本発明における固体撮像素子においては、顔料粒子の間に充填される樹脂の色を調整することによって、カラーフィルタの分光特性を調整することができる。
また、上記本発明における固体撮像素子においては、前記カラーフィルタが、当該固体撮像素子の有効画素領域の内側及び外側に形成されており、前記有効画素領域の外側に位置するカラーフィルタにおいて、前記着色粒子の間の隙間に充填された樹脂が、前記着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色されている態様とするのが好ましい。この態様によれば、有効画素領域の外側に位置するカラーフィルタは遮光領域として機能するため、フレアの発生を抑制できる。
更に、上記本発明における固体撮像素子においては、前記複数のカラーフィルタが、マトリクス状に配置されて、カラーフィルタアレイを形成しており、前記カラーフィルタアレイは、隣り合う前記カラーフィルタ間の境界に沿って形成された格子状の遮光領域を有し、前記遮光領域は、隣り合う前記カラーフィルタ間に着色粒子を堆積して形成された着色膜と、前記着色粒子の間の隙間に充填され、且つ、前記着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色された樹脂とを有している態様とするのも好ましい。この態様とした場合は、格子状の遮光領域を簡単に形成することができるようになる。また、この格子状の遮光領域により、隣接する画素からの迷光によって混色が発生するのを抑制できるため、画素サイズの小型化を促進できる。
また、本発明における固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子の製造方法であって、（ａ）前記複数のカラーフィルタそれぞれの形成領域に着色粒子を堆積させて着色膜を形成する工程と、（ｂ）前記着色粒子の間の隙間に、樹脂を充填する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
上記本発明における固体撮像素子の製造方法においても、前記着色粒子としては、顔料粒子及び染料粒子のうち少なくとも一種を含んだものを用いることができる。また、上記本発明における固体撮像素子の製造方法においては、前記（ａ）の工程において、蒸着、スパッタリング、及びイオンプレーティングのいずれかによって、前記着色粒子を前記形成領域に堆積させることができる。この場合、着色膜の厚みが大きくなるのを抑制できる。
また、上記本発明における固体撮像素子の製造方法においては、前記（ｂ）の工程において、前記着色膜の上に前記樹脂を塗布し、毛細管現象を利用して、塗布された樹脂を前記着色粒子の間の隙間に充填することができる。更に、前記（ｂ）の工程において、前記着色膜の上に前記樹脂を塗布し、前記着色膜の内部と外部との間に圧力差を生じさせて、塗布された前記樹脂を前記着色粒子の間の隙間に充填することもできる。
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態における固体撮像素子の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成の一部を示す部分断面図である。なお、図１においては断面に現れた線のみを図示している。
図１に示すように、本実施の形態においても、背景技術において図５及び図６に示した従来例と同様に、カラーフィルタ１０は、受光素子として機能するフォトダイオード（図２参照）の上層に形成されている。また、カラーフィルタ１０は、フォトダイオード毎に、複数のフォトダイオードそれぞれに対応するように形成されている。
但し、本実施の形態においては、カラーフィルタ１０の構成が、背景技術において図７に示した従来例と異なっている。図１に示すように、カラーフィルタ１０は、着色膜８と、着色粒子１２間の隙間に充填された樹脂９とを有している。着色膜８は、着色粒子１２をドライ成膜法によって堆積することによって、形成されている。
このように、本実施の形態における固体撮像装置においては、カラーフィルタ１０中の空洞（着色粒子１２の隙間）は樹脂９によって埋められる。このため、カラーフィルタ１０に入射した光の散乱は抑制される。この結果、本実施の形態における固体撮像素子によれば、従来に比べて、感度やＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態における固体撮像素子は、カラーフィルタ１０の構成以外の点では、図５及び図６に示した従来の固体撮像素子と同様に形成されている。図１においては、カラーフィルタ１０の上層については図示を省略している。また、７は、層内レンズ（図２参照）を被覆する第２の平坦化膜（図２参照）である。
次に、本発明における固体撮像素子の製造方法について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図であり、図２（ａ）〜（ｄ）は一連の主な工程をそれぞれ示している。図２に示す各工程を実施することにより、図１に示した本実施の形態における固体撮像素子を得ることができる。
先ず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１に、マトリクス状に配置されたフォトダイオード２、及びフォトダイオード２の垂直方向の列に沿って配置されたチャネル領域３ｂを形成する。本実施の形態において、半導体基板１はｐ型のシリコン基板であり、フォトダイオード２及びチャネル領域３ｂはｎ型の半導体領域である。
次に、半導体基板１上のチャネル領域３ｂの上に、転送電極３ａ、それを被覆する絶縁膜４を形成する。これにより、フォトダイオード２に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部３が完成する。次に、フォトダイオード２及び垂直転送部３が被覆されるように絶縁膜を形成し、これを平坦化して、第１の平坦化膜５を形成する。更に、第１の平坦化膜５の上に、層内マイクロレンズ６、及び第２の平坦化膜７を順に形成する。
次に、第２の平坦化膜７の上に、着色粒子（図１参照）を堆積させ、これにより着色膜８を形成する。本実施の形態においては、着色粒子としては顔料粒子が用いられている。但し、本実施の形態において、着色粒子は、顔料粒子に限定されるものではない。着色粒子は、染料粒子であっても良いし、顔料粒子と染料粒子との両方を含むものであっても良い。
また、着色粒子の堆積は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、及びイオンプレーティング法のいずれかによって行うことができる。このうち、本実施の形態では、上述したように着色粒子として顔料粒子を用いるため、蒸着法を用いるのが好ましい。蒸着法は、顔料を加熱し、これを昇華させるため、蒸着法によれば、顔料の構造を破壊することなく、顔料粒子の堆積を行なうことができるからである。
また、本実施の形態においては、着色膜８は、それぞれ色彩の異なる３種類の着色膜８ａ、８ｂ及び８ｃで構成されている。具体的には、着色膜８ａは、緑色（グリーン）の着色粒子によって形成されている。着色膜８ｂは、青色（ブルー）の着色粒子によって形成されている。また、着色膜８ｃは、赤色（レッド）の着色粒子によって形成されている。
なお、着色膜８の種類は、３種類に限定されず、それ以上であっても良い。また、着色膜８の色彩は、グリーン、ブルー及びレッド以外であっても良い。例えば、着色膜は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（ＭＧ）、イエロー（Ｙ）、グリーン（Ｇ）の各着色膜で構成されていても良い。
本実施形態において着色粒子として顔料粒子を用いる場合、顔料粒子としては、例えばアントラキノン、ジケトピロロピロール、フタロシアニン、ジメチルキナクリドン等の有機顔料を用いることができる。このうち、特に、レッド（Ｒ）の着色膜８ｃの形成には、アントラキノンや、ジケトピロロピロール等の有機顔料を用いるのが好ましい。また、ブルー（Ｂ）の着色膜８ｂの形成には、フタロシアニン等の有機顔料を用いるのが好ましい。更に、マゼンタ（ＭＧ）の着色膜の形成には、ジメチルキナクリドン等の有機顔料を用いるのが好ましい。
更に、本実施形態において、着色粒子として染料粒子を用いる場合は、染料粒子としては、例えばスチルベン系染料を用いることができる。特に、スチルベン系染料は、イエロー（Ｙ）の着色膜の形成に用いるのがより好ましい。
次に、図２（ｂ）に示すように、着色膜８（着色膜８ａ〜８ｃ）の上に、樹脂９を塗布する。樹脂９の塗布方法としては、例えば、各種の印刷法、ダイコート法、スピンコート法等が挙げられる。樹脂９としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。このうち、透明であって、且つ、紫外線照射や加熱による成形が容易な点から、アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。
また、樹脂９は、有機溶剤に溶解しないで塗布するのが好ましい。これは、樹脂９を有機溶剤に溶解した場合は、塗布、乾燥後に溶剤成分が蒸発するため、塗布された樹脂９の体積が隙間全体の体積と同程度であると、乾燥後に隙間が完全に埋まらない可能性があるからである。また、溶剤成分の抜けた部分が気泡(ボイド)として残る可能性もあるからである。但し、溶剤成分の蒸発後の薄膜化を考慮し、樹脂９の塗布膜厚をその分厚くしておくのであれば、樹脂９は、塗布方法に応じて、有機溶剤に溶解した状態で塗布することもできる。
また、図２（ｂ）の例では、樹脂９としては、透明な樹脂が用いられているが、着色された樹脂を用いることもできる。樹脂９として着色された樹脂を用いた場合は、カラーフィルタの分光特性を調整することができる。例えば、赤色の着色膜８ｃや緑色の着色膜８ａに浸透させる樹脂９としては、黄色に着色された樹脂を用いることができる。青色の着色膜８ｂに浸透させる樹脂９としては、紫色に着色された樹脂を用いることができる。
次に、図２（ｃ）に示すように、塗布された樹脂９を着色膜８に浸透させ、着色膜８中にできた着色粒子の隙間（図１参照）を樹脂９で充填する。具体的には、樹脂９の塗布後、暫く静置する。塗布された樹脂９は、毛細管現象により、着色粒子の隙間に浸透する。この時、樹脂９が硬化しない程度、例えば１００℃程度に半導体基板１を加熱するのが好ましい。加熱により、塗布した樹脂９の粘度が下がり、樹脂９の流動性が良くなるため、加熱しない場合よりも、樹脂９は着色粒子の隙間に浸透し易くなる。
また、図２（ｃ）に示す工程においては、塗布された樹脂９の着色膜８中への充填率を高めたるため、着色膜８の内部と外部との間に圧力差を生じさせるのが好ましい。具体的には、いわゆる真空含浸法を用いて、半導体基板１の雰囲気を大気圧以下に設定する。このようにすると、着色粒子間の隙間に溜まったガスが抜け易くなり、より小さな隙間にも樹脂９を浸透させることができる。
その後、図２（ｄ）に示すように、加熱や紫外線照射を行って、着色膜８及び樹脂９を効果させると、カラーフィルタ１０が得られる。図２（ｄ）の例では、カラーフィルタ１０は、グリーン（Ｇ）のカラーフィルタ１０ａ、ブルー（Ｂ）のカラーフィルタ１０ｂ、レッド（Ｒ）のカラーフィルタ１０ｃで構成されている。また、カラーフィルタ１０ａ〜１０ｃそれぞれは、フォトダイオードに対応してマトリクス状に配置されており、一つのカラーフィルタアレイが形成されている。
カラーフィルタ１０の完成後は、背景技術において図５及び図６に示したように、第３の平坦化膜やマイクロレンズ等が形成される。これにより、固体撮像素子が完成する。このように、本実施の形態によれば、簡単に着色膜中の着色粒子間の隙間を樹脂で埋めることができ、実施の形態における固体撮像素子を低コストで得ることができる。
また、本実施の形態における固体撮像素子の製造方法によれば、簡単に固体撮像素子に遮光領域を形成することができる。図１を用いて説明すると、着色粒子１２の間の隙間に充填される樹脂９として、着色粒子１２の色に対して補色又は対照色となる色で着色された樹脂を用いれば、この樹脂が充填された領域は黒っぽい色となり、遮光領域として機能する。
例えば、着色粒子１２の色が赤色の場合は、緑系の色に着色された樹脂９を用いれば良い。また、着色粒子１２の色が緑色の場合は、赤系の色に着色された樹脂９を用い、着色粒子１２の色が青色の場合は、橙系の色に着色された樹脂９を用いれば良い。
ここで、図３及び図４を用いて遮光領域を形成した例について更に具体的に説明する。図３は、本発明の実施の形態における遮光膜を備えた固体撮像素子の一例を示す平面図である。図３においては、カラーフィルタアレイ１１よりも上層については図示を省略している。
図３に示すように、本例では、カラーフィルタアレイ１１は、固体撮像素子の有効画素領域１３の外側にまで広がっている。つまり、カラーフィルタは、固体撮像素子の有効画素領域１３の内側だけでなく、外側にも形成されている。図３において、１４は、有効画素領域１３の外側に形成されたカラーフィルタを示している。
また、本例では、有効画素領域１３の外側に形成されたカラーフィルタ１４において、着色粒子の間の隙間に充填された樹脂は、着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色されている。よって、カラーフィルタ１４は、有効画素領域１３の外側において遮光領域として機能する。
このため、図３の例によれば、入射光が有効画素領域の周辺に形成された多数の金属配線で反射されるのを抑制できる。よって、この金属配線で反射された光が、固体撮像装置のパッケージのガラス部分やパッケージ内に組み込まれたレンズで再度反射されて、有効画素領域内に入射するのを抑制でき、フレアの発生を抑制できる。
また、カラーフィルタ１４は、有効画素領域１３の内側及び外側に着色膜を形成した後、リフトオフ法を用いて形成することができる。具体的には、先ず、着色膜の上に、カラーフィルタ１４の形成領域が開口したレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンの開口部分に樹脂を塗布し（図２（ｂ）参照）、更にこの樹脂を着色膜中に浸透させる（図２（ｃ）参照）。その後、樹脂を硬化させる（図２（ｄ）参照）。
図４は、本発明の実施の形態における遮光領域を備えた固体撮像素子の他の例を示す平面図である。図４においては、有効画素領域内の一部分が拡大して示されている。また、図４においても、図３と同様に、カラーフィルタアレイ１１よりも上層については図示を省略している。
図４に示すように、本例では、隣り合うカラーフィルタ間の境界に沿って格子状の遮光領域１５が形成されている。また、本例における遮光領域１５も、図３に示した遮光領域と同様にカラーフィルタである。つまり、遮光領域１５は、隣り合うカラーフィルタ間に形成された着色膜と、この着色膜の着色粒子の間の隙間に充填された樹脂とを有している。また、この樹脂は、着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色されている。
図４の例では、遮光領域１５は以下の工程によって形成される。先ず、有効画素領域内に、各フォトダイオードに対応するようにマトリクス状に配置された複数の着色膜を形成する（図２（ａ）参照）。次に、隣り合う着色膜間の境界に沿って、格子状のレジストパターンを形成した後、レジストパターンの開口に樹脂を塗布し（図２（ｂ）参照）、これを着色膜中に浸透させる（図２（ｃ）参照）。更に、浸透した樹脂を硬化させるとカラーフィルタ１０ａ〜１０ｃが形成される（図２（ｄ）参照）。
その後、カラーフィルタ１０ａ〜１０ｃを被覆するレジストパターンを形成し、レジストパターンが開口した部分に、着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色された樹脂を塗布し、これを着色膜中に浸透させる。更に、浸透した樹脂を硬化させると遮光領域１５が得られる。なお、遮光領域１５の形成後に、カラーフィルタ１０ａ〜１０ｃの形成を行なう態様であっても良い。
このように、本例では、隣り合うカラーフィルタ１０ａ〜１０ｃを分離するように遮光領域１５が形成される。このため、本例によれば、隣接する画素からの迷光によって生じる混色の発生を抑制することができる。また、混色は、画素サイズが小さくなるほど発生し易くなることから、図４に示す態様は、多画素化によって画素サイズが小さくなる場合に有効である。
以上、本実施の形態においては、固体撮像素子がＣＣＤ固体撮像素子である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、固体撮像素子は、ＭＯＳ型固体撮像素子であっても良い。本発明は、カラーフィルタを備える固体撮像素子であれば、例外なく適用できる。また、本発明の固体撮像素子がＣＣＤ固体撮像素子である場合であっても、本発明は、図１〜図４に示した例に限定されない。本発明においては、層内マイクロレンズが設けられていない態様であっても良い。
本発明の固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法は、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラの撮像素子や、ファクシミリ、スキャナー、コピー機等の画像読み取り素子に適用できる。よって、本発明の固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法は産業上の利用可能性を備えている。
本発明の実施の形態における固体撮像素子の構成の一部を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図であり、図２（ａ）〜（ｄ）は一連の主な工程をそれぞれ示している。 本発明の実施の形態における遮光膜を備えた固体撮像素子の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態における遮光領域を備えた固体撮像素子の他の例を示す平面図である。 従来の固体撮像素子の構成を示す部分断面図である。 図５に示した例に比べて多画素化及び画素の小型化が図られた固体撮像素子の構成を示す部分断面図である。 ドライ成膜法によって形成された従来のカラーフィルタを示す部分断面図であり、図７（ａ）〜（ｃ）それぞれは着色粒子の堆積状態が異なる例を示している。
符号の説明
１ 半導体基板
２ フォトダイオード
３ 転送電極
４ 絶縁膜
５ 第１の平坦膜
６ 層内マイクロレンズ
７ 第２の平坦膜
８ 着色膜
８ａ 着色粒子が緑色の着色膜
８ｂ 着色粒子が青色の着色膜
８ｃ 着色粒子が赤色の着色膜
９ 隙間に充填される樹脂
１０ カラーフィルタ
１０ａ カラーフィルタ（Ｇ）
１０ｂ カラーフィルタ（Ｂ）
１０ｃ カラーフィルタ（Ｒ）
１１ カラーフィルタアレイ
１２ 着色粒子
１３ 有効画素領域
１４ 有効画素領域の外側に形成された遮光領域
１５ 有効画素領域内に格子状に形成された遮光領域

Claims (7)

  1. 半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子であって、
    前記カラーフィルタは、前記複数の受光素子の上層に着色粒子を堆積して形成された着色膜と、前記着色粒子の間の隙間に充填された着色されている樹脂とを有し、且つ、
    前記カラーフィルタが、当該固体撮像素子の有効画素領域の内側及び外側に形成されており、前記有効画素領域の外側に位置する前記カラーフィルタにおいて、前記樹脂が、前記着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色されていることを特徴とする固体撮像素子。
  2. 半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子であって、
    前記カラーフィルタは、前記複数の受光素子の上層に着色粒子を堆積して形成された着色膜と、前記着色粒子の間の隙間に充填された樹脂とを有し、
    前記複数のカラーフィルタが、マトリクス状に配置されて、カラーフィルタアレイを形成しており、
    前記カラーフィルタアレイは、隣り合う前記カラーフィルタ間の境界に沿って形成された格子状の遮光領域を有し、
    前記遮光領域は、隣り合う前記カラーフィルタ間に着色粒子を堆積して形成された着色膜と、前記着色粒子の間の隙間に充填され、且つ、前記着色粒子の色に対して補色又は対照色となる色で着色された樹脂とを有していることを特徴とする固体撮像素子。
  3. 前記着色粒子が、顔料粒子及び染料粒子のうち少なくとも一種を含んでいる請求項１または２に記載の固体撮像素子。
  4. 半導体基板上にマトリクス状に形成された複数の受光素子と、前記複数の受光素子それぞれに対応する複数のカラーフィルタとを備える固体撮像素子の製造方法であって、
    （ａ）前記複数のカラーフィルタそれぞれの形成領域に着色粒子を堆積させて着色膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記着色粒子の間の隙間に、樹脂を充填する工程とを少なくとも有し、
    前記（ａ）の工程において、蒸着、スパッタリング、及びイオンプレーティングのいずれかによって、前記着色粒子を前記形成領域に堆積させることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
  5. 前記着色粒子が、顔料粒子及び染料粒子のうち少なくとも一種を含んでいる請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法。
  6. 前記（ｂ）の工程において、前記着色膜の上に前記樹脂を塗布し、毛細管現象を利用して、塗布された樹脂を前記着色粒子の間の隙間に充填する請求項４または５に記載の固体撮像素子の製造方法。
  7. 前記（ｂ）の工程において、前記着色膜の上に前記樹脂を塗布し、前記着色膜の内部と外部との間に圧力差を生じさせて、塗布された前記樹脂を前記着色粒子の間の隙間に充填する請求項４または５に記載の固体撮像素子の製造方法。
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