JP4810812B2

JP4810812B2 - カラー固体撮像素子

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Publication number: JP4810812B2
Application number: JP2004262528A
Authority: JP
Inventors: 智史北村; 健蔵福吉
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Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2011-11-09
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Description

本発明はカラーフィルターを具備するカラ−固体撮像素子に関するものであり、特にそこで使用されるカラーフィルターの構造に関するものである。

デジタルカメラやカラースキャナー、カラーコピーなどに搭載される固体撮像素子は、通常半導体基板の表層または絶縁基板上に形成された半導体薄膜に形成された複数の光電変換素子を有する。光電変換素子としては例えばＣＣＤ等が用いられ、これら光電変換素子の前面にそれぞれ複数のカラ−フィルター、一般に赤、青、緑のフィルター、を配列してカラー化を図っている。

カラーフィルターを形成する方法には、顔料分散法、染色法、または染料分散法などがある（例えば特許文献１〜５参照）。これらの方法においてはいずれも原色（赤、青、緑）あるいは補色（シアン、マゼンタ、イエロー）のカラーレジストをリソグラフィによりパターン形成する方式が採用されている。

なお、染料を用いる染色法や染料分散法によって得られたカラーフィルターは、耐熱性や耐光性に問題がある。このため、特に耐熱性や耐光性が要求される例えばカラーコピー等に搭載されるラインイメージセンサには適さない。また、染料は耐熱性や耐光性が要求される撮像素子用のカラーフィルターにおける要求仕様に合う色素が少ないため、色特性におけるバリエーションが少ない。また高濃度の着色材をバインダー樹脂に加えても色が濃くならず着色力が弱い。このため、カラーフィルターの膜厚が厚くなる傾向がある。そのために、数ミクロンサイズを解像する必要のある固体撮像素子用のカラーフィルターには染色法や染料分散法は適さない。

このため、ラインイメージセンサ等に使用される撮像素子のカラーフィルターにおいては、耐熱性や耐光性など信頼性、着色力、色分離に優れる顔料分散法で得られたカラーフィルターを採用するのが一般的である。

カラースキャナーやカラーコピー機においては、固体撮像素子としてのラインイメージセンサーと光源との距離が近い。このために非常に強い光強度が得られるという特徴があるからである。またこれらの装置の特性として固体撮像素子に対する色再現性の要求が強い。図１および図４に示すように、カラーフィルターの分光特性は赤色、青色、緑色の３原色が主流である。例えば図４に示すような例えば携帯電話に搭載されている撮像素子用カラーフィルターの分光特性と比較し、図１に示すカラースキャナーに搭載されている撮像素子用カラーフィルターの分光特性としては色の濃い特性が要求される。

また、ラインイメージセンサーや二次元メージセンサの高密度化および微細化に伴い、これらに使用されるカラーフィルターも微細化が要求されている。このため、カラーフィルターの製造工程において使用されるリソグラフィの露光波長もより短波長化している。現在の露光工程においては例えばｉ線（３６５ｎｍ）の使用が一般的となってきている。
特開平１１−１４８２５特開平１１−２０９６３１特開２０００−９５８０５特開２０００−４４８２２特開平６−６７０１２

図１にカラースキャナーやカラーコピー機等に望ましいカラーフィルターの光透過率特性を示す。本発明により達成可能となったものである。緑色用のフィルターにおいては４００〜４５０ｎｍおよび６１０〜７００ｎｍの透過率が低く、赤色用のフィルターにおいては４００〜５３０ｎｍの透過率が低く、青色用のフィルターにおいては５５０〜７００ｎｍの透過率が低い。

つまり、各々の色の主感度（例えば青色は４５０ｎｍ、緑色は５３０ｎｍ、赤色は６２０ｎｍ）で混色しないような分光特性である。このために、青色と緑色、緑色と赤色の分光特性が交差する波長における透過率を特に低く抑えていることが特徴である。なお、上記のように色分離に優れる分光特性は、カラースキャナーやカラーコピー機等に使用されるラインイメージセンサーだけでなく、例えば一眼レフデジタルカメラのような色特性を重視する媒体、即ち二次元メージセンサにおいても必要とされる特性である。

ところで、前述したようなカラーフィルターを形成する方法としては、特に下記の方法に限定されるわけではないが、顔料などの着色料を透明樹脂中に分散させこれらと、ｉ線などの紫外線に吸収を持つ開始剤やモノマー等から構成されたカラーレジストをリソグラフィによりパターン化させる方法が一般的であると考えられる。

しかしながら、カラーフィルターを図１に示すような色の濃い分光特性にとした場合には、露光に使用される短波長、例えばｉ線（３６５ｎｍ）、における透過率がゼロに近くなるためパターン化が極めて困難となる。あるいは、パターン化できたとしても、カラーレジストへの光照射量が不足して必要な硬化が行われない部分が生ずる。このため、パターン化後のカラーレジスト部すなわちカラーフィルターに汚点を形成するシミの発生や、例えば色の濃淡や膜厚の不揃いなムラが生じ、またレジスト下部の硬化が十分でない場合には後の工程における現像液の浸み込みにより先の工程でパターン化した部分の端部の剥がれが生じるという不具合が生ずる。

特に、緑色用の着色料においては、微細化されたリソグラフィに使用されるような短波長における透過率が著しく低い。このため緑色については、色分離の良いカラーフィルターを提供するのが極めて困難であるという問題があった。

例えば着色料として顔料使用のカラーフィルターは、透明樹脂中に平均粒径がサブミクロンオーダーの顔料を分散させた感光性樹脂組成物を半導体基板の表面の平坦化層上に、１〜２μｍの厚さで塗布形成し、プレベーク、露光、現像、熱硬化からなる工程を順次処理することにより形成さる。この場合、図１に示すような色分離に優れるカラーフィルターを形成するためには顔料濃度を高くする必要がある。すなわち十分な顔料濃度が得られない場合には膜厚を厚くする必要がある。例えば一事例では３μｍ程度まで膜厚を厚くする必要があることがわかった。

また顔料濃度を高くした場合には、現像後に顔料粒子が残さとして残り易い。この残さがノイズの原因となるという問題がある。このため、例えば顔料分散型カラーフィルターの顔料濃度は重量％で５０％以下が望ましく、さらに好ましくは４０％以下が望ましい。

一方、膜厚を厚くした場合には、例えば露光を通常のステッパーを使用して実施する場合に、デフォーカスとなりやすく、解像性が悪くなるという問題が生ずる。例えば、数ミクロン幅のカラーフィルターを製造するような場合に、そのエッジ形状が悪くなるという不具合が生じる。従って、通常の製造工程においては、カラーフィルターの膜厚は２．５μｍ以下、より好ましくは２μｍを超えないことが望ましい。

なお、赤色の着色料については一般に色着色力が弱い。このため、例えば４００〜５５０ｎｍ波長領域の透過率を３％以下とするためには、着色料として顔料を用いた場合、約５０％の顔料濃度が必要であり、その時の膜厚が約２μｍと厚く、現像時における残さの発生と解像性能の低下という２つの問題が生じていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。その課題は、高濃度であっても露光に使用できる短波長でパターニング可能な、色分離の良い分光特性を有するカラーフィルターを具備する固体撮像素子を提供することにある。そして、解像性に優れ、現像時における着色料の残さが極めて少ない、且つ量産性に優れたカラー固体撮像素子及び撮像素子用のカラーフィルターを提供することにある。

本発明における具体的手段について以下説明する。さらに、かかる手段を採用した理由について説明する。

本発明の実施例に記載されているカラー固体撮像素子は、複数の光電変換素子上に少なくとも緑色および赤色用のカラーフィルターを形成したカラー固体撮像素子において、緑色および赤色用のカラーフィルターはそれぞれ２層構成であり、各2層うちの１層は、黄色の着色料を含む共通のカラーフィルター層であるカラー固体撮像素子である。

かかる構成を採用することにより、解像性および量産性に優れるとともに、色分離の良い分光特性を有するカラーフィルターを提供することができる。

また本発明の実施例に記載されているカラー固体撮像素子は、複数の光電変換素子上にそれぞれ対応する赤色、緑色、および青色用の複数のカラーフィルターを形成したカラー固体撮像素子において、赤色用のカラーフィルターが２層構成であるカラー固体撮像素子である。

さらに、上記固体撮像素子において、２層のうち少なくとも1層に黄色の着色料が含まれているカラー固体撮像素子である。

また本発明の実施例に記載されているカラー固体撮像素子は、複数の光電変換素子上にそれぞれ対応する赤色、緑色、および青色用の複数のカラーフィルターを形成したカラー固体撮像素子において、緑色用のカラーフィルターが２層構成であるカラー固体撮像素子である。

また上記各カラー固体撮像素子において、上記黄色の着色料における主成分がC.I.ピグメントイエロー１３９、１５０、または１８５のいずれかであるカラー固体撮像素子である。

本発明の実施例に記載されているカラーフィルターは、２層構成からなる緑色用のカラーフィルターであって、そのトータル分光特性が、波長４００〜４５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下であり、波長６２０〜６７０ｎｍの光に対する透過率が５％以下であり、３０％透過率の波長が短波長側で４９０ｎｍ〜５２０ｎｍ、長波長側で５７０〜６００ｎｍの範囲にあり、そしてピーク波長が５００〜５５０ｎｍの範囲にあり、その透過率が６０〜８０％であるカラーフィルターである。

また本発明の実施例に記載されているカラーフィルターは、２層構成からなる赤色用のカラーフィルターであって、そのトータル分光特性が、波長４００〜５５０ｎｍの光に対し透過率が５％以下であり、５０％透過率の波長が５７０ｎｍ〜６０５ｎｍの範囲にあり、そして波長６００〜６５０ｎｍの光に対する透過率が８０％以上であるカラーフィルターである。

また本発明の実施例に記載されている他のカラー固体撮像素子は、複数の光電変換素子を有し、この複数の光電変換素子に対応してこれら複数の光電変換素子上に少なくともその一部が2層構成からなるカラーフィルターが形成されたカラー固体撮像素子であって、上記カラーフィルターは、互いに直交する複数の帯状領域からなる第１のカラーフィルター層と、ここで第１のカラーフィルター層は、直交する帯状領域が交差する部分である交差領域と交差しない部分である非交差領域とを有し、そして帯状領域の間には直行する帯状領域によって区画された窓部が形成されており、交差領域上に形成された第２のカラーフィルター層と、非交差領域上に形成された第３のカラーフィルター層と、窓部において光電変換素子のうちの所定の光電変換素子上に形成された第４のカラーフィルター層とを有する。

さらに、上記カラー固体撮像素子の上記第１のカラーフィルター層は黄色の着色料を含むカラー固体撮像素子である。

緑色用のカラーフィルター(以下、緑色フィルターと書く場合がある)を形成する場合、少なくとも波長４００〜４５０ｎｍの光の透過率を５％以下とすると、露光波長（３６５ｎｍ）における光の透過率は４００ｎｍにおける透過率以下となる。このため、カラーレジスト層に対する露光不足が生じ、特にレジスト層下部の硬化が不十分となる。このため、パターン化されたレジストの剥がれが生じやすくなる。

例えば、緑色フィルターにおいて、４００ｎｍにおける透過率が５％の場合には、露光波長（３６５ｎｍ）における透過率は約３％と低下する。

一方、緑色フィルターは、数種の緑色の着色料と黄色の着色料で構成されており、特に４００〜４８０ｎｍ波長透過率は、黄色の着色料で調整している。同様に赤色用のカラーフィルター(以下、赤色フィルターと書く場合がある。）は、数種の赤色の着色料と黄色の着色料で構成されており、特に４００〜４５０ｎｍ波長領域は黄色の着色料で調整している。

赤色フィルターについては、４００〜４５０ｎｍの透過率を５％以下にしても、黄色および赤色の着色料（顔料）の特性上、露光波長（３６５ｎｍ）での透過率はむしろ上がる。このため、レジスト下部においても硬化に十分な光量が得られるので密着性の問題は生じない。むしろ、特に赤色の着色料（顔料）については、４００〜４２０ｎｍにおいて透過率が上がるという特性がある。このため単独では十分な色分離が行えない。

もし、単層で形成した場合、着色料（顔料）濃度との関係で厚膜が厚くなる。この場合、残さが生ずる問題、および解像度が低下し、形状が悪化するという問題がある。このため、波長４００〜４８０ｎｍにおける透過率の低い黄色の着色料（顔料）のカラーフィルターとの２層構成とすることでこの問題を解決できる。即ち、色分離に優れた赤色フィルターとすることができる。

例えば、着色料として黄色顔料Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９を用いたカラーフィルターにおいて、例えば４００ｎｍにおける透過率が２％の時、露光波長領域（ｉ線使用の場合は３６５ｎｍ）における透過率は１５％である。このため、黄色カラーフィルター層においては、透過光量不足による密着性の問題は生じない。

従って、上記発明に係るカラー固体撮像素においては、緑色および赤色着色料を主成分とするカラーフィルターに共通する黄色の着色料を主成分とするフィルター層を、緑色または赤色のカラーフィルター層とは別に形成する。２層のカラーフィルター層を形成することにより、各層における露光波長の透過率を高めることができる。このため、色分離に優れる分光特性を有する色素濃度の高いカラーフィルターであっても、解像度が優れパターン剥がれのない、緑色および赤色用のカラーフィルターを備えたカラー固体撮像素子を得ることができる。なお、本明細書中では共通する着色料として黄色顔料で説明するが、共通する着色料であれば黄色以外の着色料(顔料／染料)を含ませることができ、また他方の緑色または赤色カラーフィルター層には共通するカラーフィルター層には足りない(共通しない)あるいは共通しても一方に過分に含まれる着色料(顔料／染料)を加えて分光特性を調節することができる。

ところで、３原色からなるカラーフィルターを配設したカラー固体撮像素子の主感度は、青色が４５０ｎｍ、緑色が５３０ｎｍ、赤色が６２０ｎｍ付近にある。各カラーフィルターにおいて色分離が悪いと、所望の波長領域以外の不要な光が透過することによる色ノイズが発生し、相対的に固体撮像素子の光感度は劣化してしまうことになる。例えば相対感度に関しては、緑色のカラーフィルターにおいて、緑色の透過率が８０％の場合に、青色である波長４５０ｎｍの透過率が１０％とすると、緑色の青色に対する相対感度は７０％となる。

本発明における緑色用のカラーフィルターは、解像性を向上させると共に残さが低減するように２層構成とした緑色用のカラーフィルターである。そのためには、２層構成のトータル分光特性は、例えば４００〜４５０ｎｍの透過率が５％以下、６２０〜６７０ｎｍの透過率が５％以下、３０％透過率の波長が短波長側で４９０ｎｍ〜５２０ｎｍ、長波長側で５７０〜６００ｎｍの範囲にあり、ピーク波長が５００〜５５０ｎｍの範囲でその透過率が６０〜８０％とするのが特に望ましいことがわかった。

そして、５００〜５５０ｎｍの範囲における透過率が６０〜８０％であるのに対して、青色の主感度である４５０ｎｍおよび赤色の主感度である６２０ｎｍにおける透過率は５％以下と低くするのが良いことがわかった。このように構成することにより、緑色用のカラーフィルターの青色および赤色の色ノイズを低く抑えることができる。

また、本発明における赤色用のカラーフィルターは、上記緑色用のカラーフィルターと同様に、解像性を向上させると共に残さが低減するように２層構成とした赤色用のカラーフィルターである。そのためには、２層構成のトータル分光特性は、波長４００〜５５０ｎｍの光の透過率が５％以下、５０％透過率の波長が５７０ｎｍ〜６０５ｎｍの範囲にあり、６００〜６５０ｎｍの透過率が８０％以上とするのが特に望ましいことがわかった。

そして、赤色の主感度である波長６００〜６５０ｎｍの光に対する透過率が８０％以上であるのに対し、緑色の主感度である５３０ｎｍと青色の主感度である４５０ｎｍの光に対しては透過率が５％以下とするのが良いことがわかった。このように構成することにより、赤色用のカラーフィルターの緑色および青色の色ノイズを低く抑えることができる。

本発明によれば、色分離に優れる分光特性を有するように十分な着色料濃度を有するカラーフィルターであって、露光工程におけるカラーレジストパターンの解像度が優れ、色ノイズを低く抑え、且つレジストの硬化に必要な十分な光量を供給可能にするようにしてカラーレジストパターンの剥がれやシミやムラの生成を防いだカラーフィルターを具備するカラー固体撮像素子を得ることができる。

以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において同一の要素については同一の符号を付する。

図２および図３に本発明の第１の実施例によるカラー固体撮像素子を示す。図１は本発明によるカラーフィルターの分光特性を示す図である。図４は、本発によるカラーフィルターの分光特性との比較のために示すもので、特に感度が優れるように形成された従来のカラーフィルターの分光特性の一例を示すものである。

図１は特に色分離が優れるように構成された本発明によるカラーフィルターの分光特性を示す図である。１、２、および３はそれぞれ赤色、緑色、および青色用のカラーフィルターの分光特性を示す。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は各カラー波長に対する透過率を示す。

図２は本発明の第１の実施例によるカラー固体撮像素子１４のカラーフィルター１０の平面図である。カラーフィルター１０は、所謂リニア配列によって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の３色用のカラーフィルター１１、１２、１３がストライプ状に配列されている。なお、本発明のカラーフィルターの配列はかかるリニア配列に限定されるものではない。

図３は本発明の第１の実施例によるカラー固体撮像素子１４の断面図であり、図２のＡ−Ａ’部分に対応するものである。

図４に示すように、光感度を重視する従来のカラーフィルターは、図１の本発明による場合と比較し、赤色用のカラーフィルターの分光特性４、緑色用のカラーフィルターの分光特性５、青色用のカラーフィルターの分光特性６とも、各色における主感度の波長（４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６２０ｎｍ）における透過率は高い。しかし、各分光特性が交差する波長（５００ｎｍ、５８０ｎｍ）における透過率が高く、例えばカラースキャナーや、カラーコピー機に使用するには色分離が十分でない。

本発明第１の実施例によるカラー固体撮像素子１４は、図３にその断面を示すように、受光部である複数の光電変換素子１５を形成した基板１６上に、受光部の凹凸を埋めるように形成された第１の平坦化層１７、入射光を色分解するカラーフィルター１０、そして第２の平坦化層１８を順次形成することより構成されている。そしてカラーフィルター１０はその一部が2層構成となっている。

なお、光電変換素子１５の受光面の寸法が数μｍと非常に小さく、十分な光感度が得られにくい場合には、第２の平坦化層１８上にマイクロレンズ（図示せず。図１０(d）ご参照）を形成することもできる。

図２に示す緑色フィルター１２は、図３の断面図に示すように、第１層として形成される黄色カラーフィルター層２１と第２層として形成される緑色カラーフィルター層２２との重ね合わせによって形成される。黄色カラーフィルター層２１は少なくとも黄色の着色料を含む層である。着色料としては顔料または染料あるいはそれらの中間体が使用可能である。

緑色カラーフィルター層２２は少なくとも緑色の着色料を含む層である。緑色の顔料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６、３７を使用することができる。緑色の染料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．Ａｃｉｄグリーン２５、４１を使用することができる。この緑色フィルター１２の分光特性が図１において２として示されているものである。

図５に黄色カラーフィルター層２１の分光特性３１、緑色カラーフィルター層２２の分光特性３２、および黄色カラーフィルター層２１と緑色カラーフィルター層２２との重ね合わせによって形成される緑色フィルター１２の分光特性３３を示す。

同様に図２に示す赤色フィルター１１は、図３の断面図に示すように、第１層として形成される黄色カラーフィルター層２３と第２層として形成される赤色カラーフィルター層２４の重ね合わせによって形成される。黄色カラーフィルター層２３は少なくとも黄色の着色料を含む層である。赤色カラーフィルター層２４は少なくとも赤色の着色料を含む層である。赤色の顔料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、１５５、１６８、１７７、１８０、２１７、２２０のいずれかを使用することができる。赤色の染料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．Ａｃｉｄレッド３７、５０、１１１、１１４、２５７、２６６のいずれかを使用することができる。この赤色フィルター１１の分光特性が図１において１として示されているものである。

図５に赤色カラーフィルター層２４の分光特性３４、および黄色カラーフィルター層２３と赤色カラーフィルター層２４との重ね合わせによって形成される赤色フィルター１１の分光特性３５を示す。

第１の実施例においては、黄色カラーフィルター層２１および２３は、同一工程によって形成される。このため、同じ種類および濃度の着色料を含むことができる。図５の分光特性は黄色カラーフィルター層２１および２３が同一工程によって形成された場合である。同一工程による製造が望ましいが、着色料の濃度が異なるような場合には黄色カラーフィルター層２１および２３は別工程で順次形成することも可能である。

図２に示す青色フィルター１３は、図３の断面図に示すように、青色カラーフィルター層２５の１層のみによって形成される。青色カラーフィルター層２５は少なくとも青色の着色料を含む層である。青色の顔料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５、１５：３、１５：４、１５：６、６、２２、６０のいずれかを使用することができる。青色の染料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．Ａｃｉｄブルー４１、８３、９０、１１３、１２９のいずれかを使用することができる。この青色フィルター１３の分光特性は図１において３として示されているものである。

各カラーフィルター層２１、２２、２３、２４、２５は、透明樹脂中に平均粒径がサブミクロンオーダーの顔料を分散させた感光性樹脂組成物を光電変換素子１５が形成された基板１６の表面の第１の平坦化層１７上に、塗布、プレベーク、露光、現像、熱硬化からなる各工程を処理することにより形成される。例えば黄色カラーフィルター層２１（および２３）、緑色カラーフィルター層２２、赤色カラーフィルター層２４、青色カラーフィルター層２５のように、色の数に対応して、一連の工程を同数回繰り返すことにより図３に示す構造が得られる。

なお、カラー固体撮像素子１４を例えばカラーコピー機等に用いる場合に、本発明におけるカラーフィルター層２１〜２５の着色方法としては特に耐熱性や耐光性に優れる顔料分散法を用いるのが望ましい。しかし、本発明は顔料分散法に限定されるわけではない。用途によっては、例えば、ＰＶＡやカゼインなどの透明樹脂をパターン化し、その透明パターンに染料を固着させてカラーフィルターとする所謂染色法を使用することもできる。また、分子内に少なくとも１つ以上の重合可能な官能基を有する染料をそのままモノマーとして、あるいは重合して染色重合物として用い、感光剤（光開始剤等）を混ぜてカラーレジスト化し、そのカラーレジストをリソグラフィでパターン化させてカラーフィルターとする所謂染料分散法を使用することもできる。

分子内に少なくとも１つ以上の重合可能な官能基を有する染料として、例えばアントラキノン系染料、ニトロソ系染料、ニトロ系染料、アゾ系染料（即ち、モノアゾ系染料、ジアゾ系染料、トリアゾ系染料、ポリアゾ系染料等）、アゾイック系染料、スチルベン系染料、カロテノイド系染料、ジフェニルメタン系染料、トリアリルメタン系染料、キサンテン系染料、アクリジン系染料、キノリン系染料、メチン系染料、ポリメチン系染料、チアゾール系染料、インダミン系染料、インドフェノール系染料、アジン系染料、オキサジン系染料、チアジン系染料、サルファー系染料、ラクトン系染料、アミノケトン系染料、ヒドロキシケトン系染料、インジゴイド系染料、フタロシアニン系染料、天然有機色素物、酸化物系、無機色素物系等から適宜選択して使用することができる。また重合可能な官能基を持たない染料には官能基を導入して使用することができる。

本発明のカラー固体撮像素子１４では、例えば図３に示す断面図のように、緑色フィルター１２は、第１層として形成される黄色カラーフィルター層２１と第２層として形成される緑色カラーフィルター層２２の重ね合わせによって形成される。このため、図１に示すように緑色用のカラーフィルターの透過率曲線２が、赤色用のカラーフィルターの透過率曲線１および青色用のカラーフィルター層の透過率曲線３と低い透過率で交差するように色分離に優れる分光特性を有するように形成した場合であっても、カラーフィルター層の剥がれや、現像液がカラーレジストパターンの底部に染み込むことにより生ずるシミや、パターン変形が部分的に生じ、画素形状が部分的に変化して観察される外観不良であるムラ等が生じることがない。

また、緑色カラーフィルター層２２の６２０〜６７０ｎｍの透過率を低く抑えることにより、６２０ｎｍに主感度を持つ赤色との色分離が増し、色ノイズを低減できる。

また、４００〜４５０ｎｍに吸収を持つＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９を主顔料とした黄色カラーフィルター２３を第１層として形成し、その上に赤色カラーフィルター層２４を形成して赤色フィルター１１とするので、赤色フィルター１１の４００〜４５０ｎｍにおける透過率を、従来の赤色カラーフィルター以上に抑えることができる（図４参照）ので色分離に優れたカラーフィルターとすることができる。

第１の実施例に係る本発明のカラー固体撮像素子１４の製造方法を以下に示す。図３に示すような複数の光電変換素子１５を形成した基板１６上に、基盤表面の凹凸を埋め平坦化するため第１の平坦化層１７を形成する。

第１の平坦化層１７としては例えば熱硬化性のアクリル樹脂を用いることができる。アクリル樹脂をスピンコート法により約１μｍの厚さにて基板１６の表面に塗布形成し、１８０℃のホットプレート上にて約１０分間過熱し、熱硬化させる。

次いで、第１の平坦化層１７上に黄色カラーフィルター層２１、２３を形成する。黄色カラーフィルター層２１、２３を形成するためには、着色材料として例えばＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９を用いることができる。本実施例においては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９を主顔料とする黄色の顔料を含むカラーレジスト層をスピンコート法により約０．７μｍの厚さで塗布形成する。続いて、例えば８０℃のホットプレートにて約１分の仮乾燥を行う。

なお、黄色の顔料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９の他、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０やＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１８５などを単独でまたは混合して使用することができる。図６にC.I.ピグメントイエロー１３９、１５０、および１８５を使用した黄色フィルター層の波長に対する透過率を示す。３７がＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、３８がＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１５０、３９がＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１８５をそれぞれ単独で使用した場合の分光特性である。黄色の染料としては、これらに限定されるわけではないが、例えばＣ．Ｉ．Ａｃｉｄイエロー１７、４９、６７、７２、１２７、１１０等を使用することができる。

仮乾燥の後、フォトリソグラフ法により黄色カラーフィルター層２１、２３のパターン形成を行う。パターン形成には、例えばニコン社製ｉ線ステッパーを用いることができる。例えば、レジストパターンの形状に対応する光透過領域を有するマスクを介して、ｉ線を３００ｍＪ／ｃｍ²の露光量で照射する。

なお露光機としてはｉ線ステッパーの使用が一般的であるが、遠紫外線を含む光を照射するアライナーの使用が可能であり、例えばｇ線（４０５ｎｍ）ステッパーを使用することもできる。

次いで、例えばＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）を主成分とする有機アルカリ水溶液の現像液によって１分スプレー現像した後、純水リンス、スピン乾燥させる。

次いで、１８０℃のホットプレート上にて約１０分間加熱し、パターン化したカラーレジスト層を熱硬化することにより、黄色カラーフィルター層２１、２３を形成することができる。

本実施例において、黄色カラーフィルター層２１、２３は、最終的には緑色と赤色を主感度とする光電変換素子１５（Ｇ）、１５（Ｒ）上に選択的に形成する。本実施例における黄色カラーフィルター層２１、２３の膜厚は例えば０．７μｍとすることができる。

次に、黄色カラーフィルター層２１、２３と同様の工程により、緑色の着色料を主着色材料として含む、緑色カラーフィルター層２２のためのレジスト層を形成する。黄色カラーフィルター層と同様にフォトリソグラフ法によりパターン化される。

緑色カラーフィルター層２２は、最終的に緑色を主感度とする光電変換素子１５（Ｇ）上に先に形成された黄色カラーフィルター層２１の上に選択的に形成される。この時の露光量は１０００ｍＪ／ｃｍ²であり、緑色カラーフィルター層２２の膜厚は１．８μｍとすることができる。

次に、黄色及び緑色カラーフィルター層２１、２３、２２と同様の方法により、赤色の着色料を主着色材料として含む、赤色カラーレジストにより赤色カラーフィルター層２４のためのレジスト層をフォトリソグラフ法により形成する。赤色カラーフィルター層２４は、最終的に赤色を主感度とする光電変換素子１５（Ｒ）上に先に形成された黄色カラーフィルター層２３上に選択的に形成する。この時の露光量は４００ｍＪ／ｃｍ²であり、赤色カラーフィルター層２４の膜厚は１．５μｍとすることができる。

次に、黄色、緑色、および赤色カラーフィルター層２１、２３、２２、２４と同様の方法により、青色の着色料を主着色材料として含む、青色カラーフィルター層２５をフォトリソグラフ法により形成する。青色カラーフィルター層２５は、最終的に青色を主感度とする光電変換素子１５（Ｂ）上の第１の平坦化層上に選択的に形成する。この時の露光量は９００ｍＪ／ｃｍ²であり、青色カラーフィルター層２５の膜厚は２μｍとすることができる。

最後に、カラーフィルター１０の表面平坦化のため、第１の平坦化層１７と同様に、第２の平坦化層１８を形成する。熱硬化性のアクリル樹脂を緑色、青色および赤色カラーフィルター層２２、２５、２４の表面に１μｍの膜厚で塗布形成する。続いて、１８０℃のホットプレート上にて約１０分間加熱し、熱硬化させる。

このようにして形成された図２に示すカラーフィルターの線幅は、緑色、赤色、青色ともに例えば１０μｍとすることができる。

以上の工程により、フィルター層の底部の剥がれを防止でき、またフィルター層におけるシミやムラの発生を防止することができる。また、フォトリソグラフ法による現像後に残さが生じないようにすることができる。このため、シャープで良形状のカラーフィルターが得られた。

黄色カラーフィルター層２１と緑色カラーフィルター層２２とからなる緑色フィルター１２の分光特性は、図１の透過率曲線２に示すように、波長４００〜４５０ｎｍ及び６２０〜６８０ｎｍにおいて透過率２％以下、波長５３０ｎｍ付近のピーク透過率が６８％と、色分離に優れた分光特性が得られた。

また、緑色フィルター１２においては、黄色および緑色カラーフィルタ層２１、２２の膜厚および上記各層の着色剤の調整により、トータル分光特性が、波長４００〜４５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下であり、波長６２０〜６７０ｎｍの光に対する透過率が５％以下であり、３０％透過率の波長が短波長側で４９０ｎｍ〜５２０ｎｍ、長波長側で５７０〜６００ｎｍの範囲にあり、そして、ピーク波長が５００〜５５０ｎｍの範囲にあり、その透過率が６０〜８０％であるように調整することができることがわかった。かかる分光特性は、カラースキャナーやカラーコピー機に使用される固体撮像素子用の緑色用のカラーフィルターとして好適である。

また、黄色カラーフィルター層２３と赤色カラーフィルター層２３とからなる赤色フィルター１１の分光特性は、図１の透過率曲線１に示すように、波長４００〜５５０ｎｍの領域で透過率が１％以下、波長６２０ｎｍの透過率が９０％と、色分離に優れた分光特性が得られた。

また、赤色フィルター１１に関しては、黄色および赤色カラーフィルター層２３、２４の膜厚および上記各層の着色剤の種類および濃度の調整により、トータル分光特性が、波長４００〜５５０ｎｍの光に対し透過率が５％以下であり、５０％透過率の波長が５７０ｎｍ〜６０５ｎｍの範囲にあり、そして波長６００〜６５０ｎｍの光に対する透過率が８０％以上であるように調整することができることがわかった。かかる分光特性を有するカラーフィルターは、例えばカラースキャナーやカラーコピー機に使用される固体撮像素子に使用される赤色用のカラーフィルターとして好適である。

上記本発明による第１の実施例と、他の類似のカラーフィルター形成方法とを比較した例を以下に示す。

＜比較例１＞
比較例１においては、本発明のように２層構成のカラーフィルターを採用せず、１層のカラーフィルターのみを用いて、本発明の上記第１の実施例と同様の分光特性を得ようとした場合である。

第１の平坦化層を形成する工程までは、上記第１の実施例と同様である。第１の平坦化層上に、緑色フィルターを形成するために、本発明の第１の実施例の黄色カラーフィルター層に含まれる黄色顔料と緑色カラーフィルター層に含まれる緑色顔料を混合した緑色のカラーレジストをスピンコート法により約２．５μｍの厚さで塗布形成した。続いて、８０℃のホットプレート上で１分間仮乾燥をした後、ニコン社製ｉ線ステッパーを使用して、上記第１の実施例と同様のマスクを介し２０００ｍＪ／ｃｍ²の露光量を照射した。

次いで、ＴＭＡＨを主成分とする有機アルカリ水溶液の現像液によって１分スプレー現像した後、純水リンス、スピン乾燥させた。

この比較例の場合、現像後の緑色フィルターのほとんどは、現像により第１の平坦化層から剥離した。カラーレジスト層の厚さが２．５μｍと厚くなると、２０００ｍＪ／ｃｍ²の露光量の照射によっても、硬化が不十分なためと考えられる。

＜比較例２＞
比較例１の露光量を２０００ｍＪ／ｃｍ²以上の通常のステッパ装置の限界まで上げて照射し、現像後の緑色フィルターを観察したが、緑色フィルターは部分的に形成されているだけで、そのほとんどは剥離していた。２０００ｍＪ／ｃｍ²を超える露光量の照射によっても硬化が不十分な部分が発生するためと考えられる。

＜比較例３＞
比較例１の現像時間を比較例１における１分から３０秒に短縮し、現像後の緑色フィルターを観察した。緑色フィルターはパターニングできているものの、目視で平坦化層が着色しているのが観察できる程残さが多く、また、緑色フィルターのエッジ底部にシミが発生していた。現像時間が短いため緑色のカラーレジストの除去が十分に行われないためと考えられる。

図７に光電変換素子を含む基板４０の表面に形成された本発明の第２の実施例に係るカラーフィルター４１の各層のパターンおよび製造手順、そしてカラー固体撮像素子１４の断面を示す。

図７（ａ）に示すように基板４０に先ず互いに直交する複数の帯状領域４２からなる黄色カラーフィルター層４３を形成する。レジスト層の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。複数の帯状領域４２は互いに直交するため、各帯状領域４２は、複数の四角形の交差部４４および複数の四角形の非交差部４５により形成される。また帯状領域の間には帯状領域によって区画された黄色カラーフィルター層４３に対する貫通孔である四角形の窓部４６が形成される。

この実施例においては、交差部４４は赤色の光電変換素子（図示せず）上に位置し、非交差部４５は緑色の光電変換素子（図示せず）上に位置し、窓部４６は青色の光電変換素子（図示せず）の位置に対応する。なお本発明はかかる組み合わせに限定されるわけではない。

次に図７（ｂ）に示すように、非交差部４５上に非交差部と同一形状の四角形の緑色カラーフィルター層４７を形成する。レジスト層の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。

次に図７（ｃ）に示すように、交差部４４上に交差部と同一形状の四角形の赤色のカラーフィルター層４８を形成する。レジスト層の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。

次に図７（ｄ）に示すように、窓部４６により露出した基板４０上に窓部と同一形状の四角形の青色カラーフィルター層４９を形成する。フィルター膜の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。

このようにして、黄色カラーフィルター層４３と緑色カラーフィルター層４７の２層構成からなる緑色のカラーフィルター、黄色カラーフィルター層４３と赤色カラーフィルター層４８の２層構成からなる赤色のカラーフィルター、および単層の青色カラーフィルター層４９からなる青色のカラーフィルターを有するカラーフィルター４１を有するカラー固体撮像素子１４を形成することができる。第２の実施例においては緑色のカラーフィルター、赤色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの各領域の比率は２：１：１である。

図７（ｅ）に上記第２の実施例によるカラー固体撮像素子の断面図を示す。図７（ｄ）のＡ−Ａ’部に対応する。

図８に光電変換素子を含む基板４０の表面に形成された本発明の第３の実施例に係るカラーフィルター４１の各層のパターンおよび製造手順、そしてカラー固体撮像素子の断面図を示す。

図８（ａ）に示すように基板４０に先ず互いに直交する複数のほぼ帯状の領域５０からなる黄色カラーフィルター層４３を形成する。フィルター膜の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。ほぼ帯状の領域５０は図８においては縦方向および横方向に互いに直交するように形成される。このため、ほぼ帯状の領域５０は複数のほぼ四角形の交差部５１および複数のほぼ四角形の非交差部５２により形成される。またほぼ帯状の部分の間には帯状領域によって区画された四隅が丸い四角形の貫通孔である第１の窓部５３が形成される。

交差部５１は赤色の光電変換素子（図示せず）上に位置し、非交差部５２は緑色の光電変換素子（図示せず）上に位置し、第１の窓部５３は青色の光電変換素子（図示せず）の位置に対応する。

次に図８（ｂ）に示すように、ほぼ帯状の領域５０の形状に対応する緑色カラーフィルター層５４を形成する。この場合、交差部５１には四隅を丸くした四角形の貫通孔である第２の窓部５５が形成されるようにする。フィルター膜の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。

次に図８（ｃ）に示すように、第２の窓部５５を埋める形状の四隅を丸くした四角形の赤色カラーフィルター層５６を形成する。レジスト層の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。

次に図８（ｄ）に示すように、第１の窓部５３により露出した基板４０上に第１の窓部と同一形状の四角形の青色カラーフィルター層５７を形成する。レジスト層の形成およびパターン化は第１の実施例と同様の方法により行うことができる。

このようにして、黄色カラーフィルター層４３と緑色カラーフィルター層５４の２層構成からなる緑色フィルター、黄色カラーフィルター層４３と赤色カラーフィルター層５６の２層構成からなる赤色フィルター、および単層の青色カラーフィルター層５７からなる青色フィルターを有するカラーフィルター４１を有するカラー固体撮像素子１４を形成することができる。

図８（ｅ）に上記第３の実施例によるカラー固体撮像素子の断面図を示す。図８（ｄ）のＡ−Ａ’部に対応する。

第１および第２の窓部５３、５５は四隅が丸くなっている。このため、後から形成される赤色カラーフィルター層５６および青色カラーフィルター層５７の形状は適正に形成される。且つ、四隅において盛り上がることがなくなり、しかも剥がれ難くなる。

図９に光電変換素子（図示せず）を含む基板４０の表面に形成された本発明の第４の実施例に係るカラーフィルター４１の各層のパターンおよび製造手順、そしてカラー固体撮像素子の断面図を示す。

図９（ａ）に示すように基板４０に先ず互いに直交する複数のほぼ帯状の領域５０からなる黄色カラーフィルター層４３を形成する。第３の実施例と同様に、ほぼ帯状の領域５０は図９において縦方向および横方向に互いに直交するように形成される。このため、ほぼ帯状の領域５０は複数のほぼ四角形の交差部５１および複数のほぼ四角形の非交差部５２により形成される。またほぼ帯状の部分の間には帯状領域によって区画された四隅が丸い四角形の貫通孔である第１の窓部５３が形成される。

次に図９（ｂ）に示すように、非交差部５２上に四隅を丸くした四角形の緑色カラーフィルター層６０を形成する。このため、交差部５１には四隅に放射状の小さい拡張部６２を有する貫通孔である第２の窓部６１が形成される。

次に図９（ｃ）に示すように、第２の窓部６１内に四隅を丸くした四角形の赤色カラーフィルター層６３を形成する。

次に図９（ｄ）に示すように、第１の窓部５３により露出した基板４０上に第１の窓部と同一形状の四角形の青色カラーフィルター層６４を形成する。

このようにして、黄色カラーフィルター層４３と緑色カラーフィルター層６０の２層構成からなる緑色フィルター、黄色カラーフィルター層４３と赤色カラーフィルター層６３の２層構成からなる赤色フィルター、および単層の青色カラーフィルター層６４からなる青色フィルターを有するカラーフィルター４１を有するカラー固体撮像素子１４を形成することができる。

図９（ｅ）〜（ｇ）に上記第４の実施例によるカラー固体撮像素子１４の断面図を示す。図９（ｅ）は図９（ｄ）のＡ−Ａ’部に対応し、（ｆ）はＢ−Ｂ’部に対応し、（ｇ）はＣ−Ｃ’部に対応する。

後から形成される緑色カラーフィルター層６０、赤色カラーフィルター層６３、および青色カラーフィルター層６４は四隅が丸くなるように形成されている。このため、これらの形状は適正に形成される。且つ、四隅において盛り上がることがなくなり、しかも剥がれ難くなる。

図１０に、カラーフィルター７３上に、各光電変換素子７９への入射光を集光する複数のマイクロレンズ７８を設けた第５の実施例を示す。第５の実施例においても、例えば上記第２〜第４の実施例で説明したように、複数の光電変換素子のそれぞれに対応して2層および1層からなるカラーフィルターが形成されている。

第５の実施例に係るカラー固体撮像素子は、例えば図１０（ｄ）に示すように、その表面に光電変換素子７９の形成された基板４０上に、１層からなるカラーフィルター層７０、および下層７１および上層７２の2層を有するカラーフィルター７３が形成された構造を有することができる。そして、各光電変換素子７９に対応する位置に複数のマイクロレンズ７８が配置される。この方法に限定されるものではないが、以下図１０（ｄ）に示すようなマイクロレンズ７８の形成方法を説明する。

図１０（ａ）に示すように、先ず、カラーフィルター７３上に例えばアクリル樹脂の塗布液を用いて、約１．１μｍ膜厚の透明樹脂層７５を塗布形成する。次に図１０（ｂ）に示すように、例えばアルカリ可溶性・感光性・熱フロー性をもつ例えばフェノール樹脂からなるレンズ母型材料７６を、上記透明樹脂層７５上に０．６μｍの厚さで塗布する。

次に公知のフォトリソグラフィーブロセスを使用し、レンズ母型７７となる領域を残して、レンズ母型材料７６をパターニングする。図１０（ｃ）に示すようなレンズ母型７７は、上記領域のフェノール樹脂からなり、パターニング後残されたレンズ母型材料７６を２００℃の熱処理にてフローさせて丸く半球状に形成したものである。このレンズ母型７７は、片側０．１μｍのほぼ適正なフロー量により、レンズ母型間のギャップが例えば０．２４μｍのスムースな半球状のレンズ母型として形成できる。

次に、ドライエッチング装置にて、フロン系ガスＣＦ４、Ｃ４Ｆ８の混合ガスを用い、上記レンズ母型７７をマスクとして使用し、先に形成した透明樹脂層７５に対して転写処理を行い、転写レンズ即ちマイクロレンズ７８を形成する。レンズ母型７７および透明樹脂層７５を上方から均一にエッチングすると、レンズ母型７７の形状を保ったまま下方にエッチングが進むため、透明樹脂層７５の形状をレンズ母型７７の形状と同じ形状にエッチングすることができる。マイクロレンズ７８の高さは．例えば１μｍである。マイクロレンズ７８間のギャッブは例えば０．０４μｍと狭いギャッブに加工できる。

なお、レンズ母型７７を用いた転写の際に、エッチング部分が下層のカラーフィルター７３の表面に到達しても透明樹脂層７５のドライエッチングを進め、カラーフィルター７３の一部をマイクロレンズの一部として利用できるようにすると、マイクロレンズ７８と光電変換素子７９の間の距離がより短くなるため、開口率が上がり、広範囲の光を取り込むことができる。

図１０に示すように、上層のカラーフィルター層７２を形成する際に下層のカラーフィルター層７１よりも小さめに形成すると、カラーフィルター層の上層表面の延長線（図１０（ｄ）のL）を超えてエッチングを進めても、マイクロレンズ７８の下部端部８０がカラーフィルター層ではなく透明樹脂層７５を掘り進むことになる。

カラーフィルター層はドライエッチングによって荒れやすく、またエッチングレートが小さくてエッチングが進みにくいが、アクリル樹脂層７５についてはそのような問題がない。このため、マイクロレンズ７８の下部端部８０がカラーフィルター層の間に入り込むようになってもマイクロレンズ７８の表面は滑らかに形成され、かつ深くエッチングができるので、大きなマイクロレンズを形成することができる。

以上のように本発明によれば、色分離及び解像に優れ、またパターン剥がれや残さがない量産性に優れた緑色と赤色用のカラーフィルターを備えたカラー固体撮像素子及びそのカラーフィルターを提供できる。

以上、本発明の原理を特定の実施の形態により説明したが、上記説明は単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を制限するものではないことが明らである。当業者は、本発明の要旨の範囲内において、上記実施の形態に記載の内容を自由に変更して実施することが可能である。

本発明におけるカラーフィルターの分光特性を示す図である。本発明の第１の実施例によるカラー固体撮像素子１４に含まれるカラーフィルター１０の平面図である。本発明の第１の実施例によるカラー固体撮像素子１４の断面図である。特に感度が優れるように形成された、従来のカラーフィルターの分光特性の一例を示す図である。黄色カラーフィルター層２１、緑色カラーフィルター層２２、赤色カラーフィルター層２４、これらを重ね合わせた２層構成の赤および緑色用のカラーフィルターの各分光特性３１(黄色)、３２（緑色）、34(赤色)、３３(緑色と黄色の2層）、３５（赤色と黄色の2層）を示す図である。黄色の顔料であるC.I.ピグメントイエロー１３９、１５０および１８５を使用した黄色フィルター層の波長に対する透過率を示す図である。本発明の第２の実施例に係るカラーフィルターの各層のパターン製造手順そしてカラー固体撮像素子の断面を示す図である。本発明の第３の実施例に係るカラーフィルターの各層のパターン製造手順そしてカラー固体撮像素子の断面図を示す図である。本発明の第４の実施例に係るカラーフィルターの各層のパターン製造手順そしてカラー固体撮像素子の断面図を示す図である。カラーフィルターの上にマイクロレンズを設けた第５の実施例に係るカラー固体撮像素子の構造および製造工程について示す図である。

符号の説明

１…赤色用カラーフィルターの透過率曲線、２…緑色用カラーフィルターの透過率曲線、３…青色用カラーフィルターの透過率曲線、４…赤色用カラーフィルターの透過率曲線、５…緑色用カラーフィルターの透過率曲線、６…青色用カラーフィルターの透過率曲線、１０…カラーフィルター、１１…赤色フィルター、１２…緑色フィルター、１３…青色フィルター、１４…カラー固体撮像素子、１５…光電変換素子、１６…基板、１７…第１の平坦化層、１８…第２の平坦化層、２１…黄色カラーフィルター層、２２…緑色カラーフィルター層、２３…黄色カラーフィルター層、２４…赤色カラーフィルター層、２５…青色カラーフィルター層、３１…分光特性、３２…分光特性、３３…分光特性、３４…分光特性、３５…分光特性、４０…基板、４１…カラーフィルター、４２…帯状領域、４３…黄色カラーフィルター層、４４…交差部、４５…非交差部、４６…窓部、４７…緑色カラーフィルター層、４８…赤色カラーフィルター層、４９…青色カラーフィルター層、５１…交差部、５２…非交差部、５３…第１の窓部、５４…緑色カラーフィルター層、５５…第２の窓部、５６…赤色カラーフィルター層、５７…カラーフィルター層、６０…緑色カラーフィルター層、６１…第２の窓部、６２…拡張部、６３…赤色カラーフィルター層、６４…青色カラーフィルター層、７０…1層からなるカラーフィルター、７１…下層のカラーフィルター層、７２…上層のカラーフィルター層、７３…カラーフィルター、７５…透明アクリル樹脂層、７６…レンズ母型材料、７８…マイクロレンズ、７９…光電変換素子８０…マイクロレンズの下部端部

Claims

複数の光電変換素子上に赤色用、緑色用および青色用のカラーフィルターを、露光に使用する波長をｉ線（３６５ｎｍ）とした顔料分散法にて形成したカラー固体撮像素子において、
前記緑色用および赤色用のカラーフィルターはそれぞれ２層構成であり、前記２層構成のカラーフィルターの下層は各々、緑色および赤色着色顔料を主成分とするカラーフィルターに共通する黄色の着色料を主成分とする黄色カラーフィルター層であり、前記黄色カラーフィルター層上に、前記黄色の着色料を除いた緑色着色顔料を主成分とする緑色カラーフィルター層を積層して、前記緑色用のカラーフィルターとし、かつ、前記黄色カラーフィルター層上に、前記黄色の着色料を除いた赤色着色顔料を主成分とする赤色カラーフィルター層を積層して、前記赤色用のカラーフィルターとし、
互いに直交する複数の帯状領域からなる前記黄色カラーフィルター層と、ここで前記黄色カラーフィルター層は、直交する帯状領域が交差する部分である交差領域と交差しない部分である非交差領域とを有し、そして前記帯状領域の間には直交する帯状領域によって区画された窓部が形成されており、
前記交差領域上に形成された前記緑色カラーフィルター層と、
前記非交差領域上に形成された前記赤色カラーフィルター層と、
前記窓部において前記光電変換素子のうちの所定の光電変換素子上に形成された青色カラーフィルター層とを有することを特徴とするカラー固体撮像素子。
前記緑色用のカラーフィルター及び赤色用のカラーフィルターを構成する前記黄色カラーフィルター層は同時に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のカラー固体撮像素子。
前記黄色の着色料における主成分がＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９、１５０、または１８５のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のカラー固体撮像素子。
２層構成からなる前記緑色用のカラーフィルターのトータル分光特性が、波長４００〜４５０ｎｍの光に対する透過率が５％以下であり、波長６２０〜６７０ｎｍの光に対する透過率が５％以下であり、３０％透過率の波長が短波長側で４９０ｎｍ〜５２０ｎｍ、長波長側で５７０〜６００ｎｍの範囲にあり、そして、ピーク波長が５００〜５５０ｎｍの範囲にあり、その透過率が６０〜８０％である請求項１、２または３に記載のカラー固体撮像素子。
２層構成からなる前記赤色用のカラーフィルターのトータル分光特性が、波長４００〜５５０ｎｍの光に対し透過率が５％以下であり、５０％透過率の波長が５７０ｎｍ〜６０５ｎｍの範囲にあり、そして、波長６００〜６５０ｎｍの光に対する透過率が８０％以上である請求項１、２、３または４に記載のカラー固体撮像素子。