JPH02166767A - カラー固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「概要］ カラー固体ｔｉ像装置に関し、 画素への入射光の透過率を低下させることなく、遮光部
への光の入射を防止することができるカラー固体ｔｍ＆
装置を提供することを目的とし、光を入射する複数の画
素からなる画素部と、光の入射を遮蔽すべき遮光部と、
前記画素部上に前記画素に対応して設けられた複数の色
のカラーフィルタ層とを有するカラー固体撮像装置にお
いて、前記複数の色のカラーフィルタ層の少なくとも２
色のカラーフィルタ層が前記遮光部上に積層されて、光
を遮蔽しているように構成する。

た、ＡＩ　　（アルミニウム）配線層も入射光を画素以
外の領域に反射するため、遮光する必要がある。

このように、画素部以外の、入射する光から遮蔽する必
要がある部分をここでは遮光部を呼ぶことにする。

［産業上の利用分野コ 本発明は、カラー固＃：撮１象装置およびその製造方法
に関する。

カラー固体撮像装置は、白黒用の固体撮像素子上にカラ
ーフィルタ部を設け、光がこのカラーフィルタ部の各色
のカラーフィルタ層を通って、固体撮像素子の画素部の
各画素に入射されるようにしたものである。従って、本
来、カラーフィルタ部は、画素部の各画素に対応した位
置に各カラーフィルタ層を形成されていればよい。

しかし、画素部以外の部分に光が入射すると、スミア等
の現象か生じて特性の劣化を招く。このため、画素部以
外の例えば電荷転送部やチップ周辺部等を入射する光か
ら遮蔽する必要がある。ま［従来の技術］ 従来のカラー固体撮像装置においては、画素部の各画素
上方に各色のカラーフィルタ層を設けると共に、透光部
上方には光を遮蔽する膜を設けていた。

その−例を第４図に示す。

例えばシリコン基板３２表面に複数の画素３４３６．３
８が配置され、これら画素３４，３６゜３８間のシリコ
ン基板３２上には、Ａ１配線層４０が配線されている。

そしてその全面が透明なＰＳＧ欣４２によって覆われ、
白黒用の固体撮像索子が形成されている。

そしてこの白黒用の固体撮像素子上に、表面を平坦にさ
れた透明な平坦化層４４が設けられている。そしてこの
平坦化層４４上に、カラーフィルタ部か設けられている
にのカラーフィルタ部においては、まず固体撮像索子の
遮光部に対応する位置に、光を通さない酸化クロム等の
低反射金属膜４６か形成されている。そしてこの低反射
金属膜４６は透明な分離層４８によって覆われており、
この分離層４８上の例えば赤色用画素３４に対応する位
置に、赤（Ｒｅｄ）のカラーフィルタ層５０ａが形成さ
れている。同様にして、赤のカラーフィルタＮＪ　５０
　ａを躍っている透明な分離層５２ａ上の例えば緑色用
画素３６に対応する位置に、緑（Ｇｒｅｅｎ　　）のカ
ラーフィルタ層５４ａが形成され、この緑のカラーフィ
ルタ層５４ａを覆っている透明な分離層５６ａ上の例え
は青色用画素３８に対応する位置に、青（Ｂｌｕｅ　）
のカラーフィルタ層５８ａが形成されている。そして青
のカラーフィルタ層５８ａを透明な保護層６０ａが覆っ
ている。

このようにしてカラーフィルタ部に設けた低反射金属膜
４６により、光が固体Ｓ像素子の遮光部に入射しないよ
うにしている。

次に、他の従来例を５図に示す。

第４図と同様に、シリコン基板３２上に複数の画素３４
，３６．３８、Ａ、Ｑ配線層４０、およびＰＳＧ膜４２
が設けられ、白黒用の固体撮像素子が形成されている。

この白黒用の固体撮像索子上には平坦化層４４が設けら
れている。そしてこの平坦化層４４上に設けられたカラ
ーフィルタ部においては、まず例えば赤色用画素３４に
対応する位置に、赤のカラーフィルタ層５０ｂが形成さ
れている。同様にして、赤のカラーフィルタ層５０ｂを
覆っている透明な分離層５２ｂ上の例えば緑色用画素３
６に対応する位置に、緑のカラーフィルタ層５４ｂが形
成され、この緑のカラーフィルタ層５４ｂを覆っている
透明な分離層５６ｂ上の例えば青色用画素３８に対応す
る位置に、青のカラーフィルタ層５８ｂが形成されてい
る。また青のカラーフィルタ層５８ｂを覆っている透明
な分離層６０ｂ上の遮光部に対応する位置に、光を通さ
ない黒色遮光膜６２が形成されている。そして黒色遮光
膜６２を透明な保護層６４が覆っている。

このようにして、カラーフィルタ部に設けた黒色遮光膜
６２により、光が固体撮１象素子の遮光部に入射しない
ようにして°いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のカラー固体撮像装置において
は、遮光部に光が入射しないようにするために、各カラ
ーフィルタ層と別に例えば低反射金属膜または黒色遮光
膜およびそれに伴う分離層を設けているため、各カラー
フィルタ層およびそれに伴う分離層だけの場合と比べる
と、各画素上方の分離層のトータルの膜厚が厚くなり、
その分たけ画素への入射光の透過率が低下するという問
題があった。

また、各カラーフィルタ層およびそれに伴う分離層だけ
を形成する場合と比べると、低反射金属膜または黒色遮
光膜およびそれに伴う分離層を形成する分だけ製造工程
が増加するという問題かあった。

そこで本発明は、画素への入射光の透過率を低下させる
ことなく、遮光部への光の入射を防止することができる
カラー固体撮像装置およびそのカラー固体撮像装置を工
程を増加することなく容易に製造することができる製造
方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、光を入射する複数の画素からなる画素部と
、光の入射を遮蔽すべき遮光部と、前記画素部上に前記
画素に対応して設けられた複数の色のカラーフィルタ層
とを有するカラー固体撮像素子において、前記複数の色
のカラーフィルタ層の少なくとも２色のカラーフィルタ
層が前記遮光部上に積層されて、光を遮蔽していること
を特徴とするカラー固体撮像装置によって達成される。

また、光を入射する複数の画素からなる画素部と、光の
入射を遮蔽すべき遮光部と、前記画素部上に前記画素に
対応して設けられた複数の色のカラーフィルタ層とを有
するカラー固体撮１象装置の製造方法において、前記複
数の画素中の第１の画素に対応する前記画素部上および
に前記遮光部上に、第１のカラーフィルタ層を形成する
第１の工程と、前記複数の画素中゛の第２の画素に対応
する前記画素部上およびに前記遮光部上に、第２のカラ
ーフィルタ層を形成する第２の工程とを有し、前記遮光
部上に、少なくとも２色のカラーフィルタ層を積層して
、光を遮蔽することを特徴とするカラー固体撮像装置の
製造方法によって達成される。

［作　用コ すなわち本発明は、複数のカラーフィルタ層によって遮
光部への光の入射を遮蔽するため、従来のようにカラー
フィルタ層以外に遮光のための特別の膜およびそれに伴
う分離層を設ける必要がなく、各画素上方の分離層のト
ータルの膜厚を薄くすることができる。

また、遮光のための膜およびそれに伴う分離層を形成す
る必要がないため、その分だけ製造工程を少なくするこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は本発明の一実施例によるカラー固体撮１象装置
を示ず断面図である。

例えばシリコン基板２表面に複数の画素４，６゜８が配
置され、これら画素４，６．８間のシリコン基板２上に
は、Ａ、ｌ！配線層１０が配線されている。そしてその
全面が透明はＰＳＧ膜１２によって覆われ、白黒用の固
体撮像素子が形成されている。

そしてこの白黒用の固体撮像素子上に、表面を平坦にさ
れた透明な平坦化層１４が設Ｄ−Ｊられている。そして
この平坦化層１４上に、原色系の赤、緑および青の３色
のカラーフィルタ部が設けられている。このカラーフィ
ルタ部においては、まず緑用画素６および青用画素８に
対応する位置を除いた全ての領域に、すなわち赤色用画
素４および画素部以外の遮光部に対応する位置に、赤の
カラーフィルタ層１６が形成されている。そしてこの赤
のカラーフィルタ層１６は、透明な分離層１８によって
覆われている。

同様にして、この分離層１８上の赤用画素４および青用
画素８に対応する位置を除いた全ての領域に、すなわち
緑色用画素６および画素部以外の遮光部に対応する位置
に、緑のカラーフィルタ層２０が形成、されている。

また、この緑のカラーフィルタ層２０を覆う透明な分離
層２２上の赤用画素４および線用画素６に対応する位置
を除いた全ての領域に、すなわち青色用画素８および画
素部以外の遮光部に対応する・位置に、青のカラーフィ
ルタ層２４が形成されている。そして青のカラーフィル
タ層２４を透明な保ｇＩ層２６が覆っている。

このようにして、本実施例によるカラー固体撮像装置は
、赤色用画素４上方には赤のカラーフィルタ層１６が、
緑色用画素６上方には緑のカラーフィルタ層２０が、青
色用画素８上方には青のカラーフィルタ層２４がそれぞ
れ形成されていると共に、透光部上方には、赤、緑およ
び青の３色のカラーフィルタ［１６，２０，２４が積層
されて形成されている。

次に、第２図を用いて、このようなカラーフィルタ層を
通る光の透過率について述べる。

第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ赤のカラー
フィルタ層１６、緑のカラーフィルタ層２０および青の
カラーフィルタ層２４を通る光の透過率を示すグラフで
ある。そして第２図（ｄ）は、Ｉｆａ層された赤、緑お
よび青の３色のカラーフィルタ層１６．２０．２４を通
る光の透過率を示すグラフである。

当然のことながら、赤のカラーフィルタ層１６は赤色光
の波長で高い透過率を示し、緑のカラーフィルタ層２０
は緑色光の波長で高い透過率を示し、青のカラーフィル
タ層２４は青色光の波長で高い透過率を示している。こ
れに対して、積層された赤、緑、および青の３色のカラ
ーフィルタ層１６．２０．２４を通る光の透過率は、全
ての波長において１．極めて低い。すなわちほとんど光
が透過しないことを示している。

従って、第１図に示したカラー固体撮像装置は、積層さ
れた赤、緑および青の３色のカラーフィルタ層１６，２
０．２４によって、カラー固体撮像装置の遮光部に光が
入射されない。

次に、本実施例によるカラー固体撮像装置の製造方法を
説明する。

まず、例えばシリコン基板２表面に複数の画素４．６．
８が配置され、これら画素４．６．８間のシリコン基板
２上には、Ａ１配線層１０が配線され、そしてその全面
が透明はＰＳＧｉ１２によって覆われた白黒用の固体撮
像素子を形成する。

次いで、この白黒用の固体撮像素子上に表面を平坦にさ
れた透明な平坦化層１４を形成する。そしてこの平坦化
層１４上に、例えばゼラチン−重クロム酸アンモニウム
層を塗布した後、バターニングを行ない、線用画素６お
よび青用画素８に対応する位置を除いた全ての領域に、
すなわち赤色用画素４および画素部以外の遮光部に対応
する位置に、被着色層を形成する。そしてこの被着色層
を染色して、赤のカラーフィルタ層１６を形成する。そ
して全面に透明な分離層１８を形成し、この赤のカラー
フィルタ層１６を覆う。

次いで、赤のカラーフィルタ層１６の形成と同様にして
、分離層１８上の赤用画素４および青用画素８に対応す
る位置を除いた全ての領域に、すなわち緑色用画素６お
よび画素部以外の遮光部に対応する位置に、緑のカラー
フィルタ層２０を形成する。そしてこの緑のカラーフィ
ルタ層２０を透明な分離層２２によって覆う。

次いで、またこの透明な分離ｒｒｇＪ２２上の赤用画素
４および線用画素６に対応する位置を除いた全ての領域
に、すなわち青色用画素８および画素部以外の遮光部に
対応する位置に、青のカラーフィルタ層２４を形成し、
そして青のカラーフィルタ層２４を透明な保護ノ４２６
によって覆う。

このようにして、赤色用画素４上方には赤のカラーフィ
ルタ層１６を、緑色用画素６上方には緑のカラーフィル
タ層２０を、青色用画素８上方には青のカラーフィルタ
層２４をそれぞれ形成して原色系の赤、緑および青の３
色のカラーフィルタ部を設けると共に、透光部上方には
、赤、緑および膏の３色のカラーフィルタ層１６．２０
．２４を積層して形成する。

このように、本実施例によるカラー固体撮像装置のＶ遣
方法においては、従来のように遮光のための特別の膜お
よびそれに伴う分離層を形成する必要がないため、その
分だけ製造工程を少なくすることかできる。

また、被着色層のパターニングに用いるマスクを変える
ことだけで、画素部上方の各カラーフィルタ層の形成と
同時に透光部上方の各カラーフィルタ層も形成すること
ができるため、その製造は極めて容易に行なうことがで
きる。

次に、カラーフィルタ部が、補色系のイエロー（Ｙｅｌ
ｌｏｗ　）　、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ　　）および
シアン（Ｃｙａｎ　）の３色のカラーフィルタ層を有し
ている場合について述べる。

このような補色系のカラーフィルタ層は、上記原色系の
赤、緑および青の３色のカラーフィルタ層に比べて、光
の有効利用率が高く、解像度が高くなるという特性を有
している。

この補色系のイエロー、マゼンタおよびシアンの３色の
カラーフィルタ部を有するカラー固体撮像装置およびそ
の製造方法は、上記実施例と全く同じであり、ただ、赤
色用、緑色用および青色用画素４，６．８をそれぞれイ
エロー用、マゼンタ用およびシアン用画素に、また赤、
緑および青のカラーフィルタ層１６，２０．２４をそれ
ぞれイエロー、マゼンタおよびシアンのカラーフィルタ
層に置き・換えればよい。

そしてこの場合の各カラーフィルタ層を通る光の透過率
を、第３図に示す。

第３図（、ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれイエロー
のカラーフィルタ層、マゼンタのカラーフィルタ層およ
びシアンのカラーフィルタ層を通る光の透過率を示すグ
ラフである。そして第３図（ｄ）は、積層されたイエロ
ー、マゼンタおよびシアンの３色のカラーフィルタ層を
通る光の透過率を示すグラフである。

イエローのカラーフィルタ層は赤色光および緑色光の波
長で高い透過率を示し、マゼンタのカラーフィルタ層は
赤色光および青色光の波長で高い透過率を示し、シアン
のカラーフィルタ層は緑色光および青色光の波長で高い
透過率を示している。

これに対して、ｗｉ層されたイエロー、マゼンタおよび
シアンの３色のカラーフィルタ層を通る光の透過率は、
はぼ全ての波長において低い、すなわちほとんど光が透
過しないことを示している。

従って、積層されたイエロー、マゼンタおよびシアンの
３色のカラーフィルタ層によって、固体撮１象装置の遮
光部に光が入射されない。

このようにして、上記実施例においては、入射する光か
ら遮蔽する必要がある透光部上方に、カラーフィルタ層
を積層させることにより、入射光を遮蔽することができ
る。

なお、上記実施例によるカラー固体撮像装置においては
、カラーフィルタ層として原色系の赤、緑および青の３
色を用いた場合と、補色系のイエロー、マゼンタおよび
シアンの３色を用いた場合とについて述べたが、これら
の色や数に限定されることはなく、用途に応じて必要な
色を必要な数だけ用いれはよい、但しその場合、その色
および色の組合せと透光部上方に積層させるカラーフィ
ルタ層の数によって、遮光部への光の透過率が異なるこ
とに注意しなければならない。

また、上記実施例によるカラー固体撮像装置の製造方法
においては、白黒用の固体撮像素子上に直接にカラーフ
ィルタ部を形成するオンチップ式の場合について述べた
が、本発明は、貼り合わせ方式のカラーフィルタ形成に
も適用することかできる。

すなわち、白黒用の固体＠１象素子上に直接ではなく、
ガラス基板上において、将来貼り合わせるべき画素部の
所定の画素に対応する位置にそれぞれの色のカラーフィ
ルタ層を、また遮光部に対応する位置に複数積層された
カラーフィルタ層を形成すればよい。そして、このよう
にして形成したカラーフィルタ部を、白黒用の固体撮１
象素子に貼り合わせて、カラー固体撮像装置を作製する
ことができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、積層された複数のカラー
フィルタ層によって遮光部への光の入射を遮蔽するため
、遮光のための特別の膜およびそれに伴う分離層を設け
る必要がなく、各画素上方の分離層のトータルのＷＡ厚
を薄くすることができ、従って画素への入射光の透過率
を向上することができる。

また、遮光のための特別の膜およびそれに伴う分離層を
形成する必要がないため、その分だけ製造工程を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるカラー固体撮１象装
置を示す断面図、 第２図および第３図は、それぞれ本発明の一実施例によ
るカラー固体間ｆ象装置の特性を説明するためのグラフ
、 第４図および第５図は、それぞれ従来のカラー固体撮像
装置を示す断面図である。 図において、 ２．３２・・・・・・シリコン基板、 ４．６，８．３４，３６．３８・・・・・・画素、１０
．４０・・・・・・Ａ１配線層、 １２．４２・・・・・・ＰＳＧ膜、 １４．４４・・・・・・平坦化層、 １６．２０，２４．５０ａ、５４ａ、５８ａ。 ５０ｂ、５４ｂ、５８ｂ・・・・・・カラーフィルタ層
、１８．２２，４８．５２ａ、５６ａ、５２ｂ。 ５６ｂ、６０ｂ・旧・・分離層、 ２６．６．０ａ、６４・旧・・保護層、４６・・・・・
・低反射金属膜、 ６２・・・・・・黒色遮光膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を入射する複数の画素からなる画素部と、光の入
   射を遮蔽すべき遮光部と、前記画素部上に前記画素に対
   応して設けられた複数の色のカラーフィルタ層とを有す
   るカラー固体撮像装置において、 前記複数の色のカラーフィルタ層の少なくとも２色のカ
   ラーフィルタ層が前記遮光部上に積層されて、光を遮蔽
   している ことを特徴とするカラー固体撮像装置。 ２、光を入射する複数の画素からなる画素部と、光の入
   射を遮蔽すべき遮光部と、前記画素部上に前記画素に対
   応して設けられた複数の色のカラーフィルタ層とを有す
   るカラー固体撮像装置の製造方法において、 前記複数の画素中の第１の画素に対応する前記画素部上
   およびに前記遮光部上に、第１のカラーフィルタ層を形
   成する第１の工程と、 前記複数の画素中の第２の画素に対応する前記画素部上
   およびに前記遮光部上に、第２のカラーフィルタ層を形
   成する第２の工程とを有し、前記遮光部上に、少なくと
   も２色のカラーフィルタ層を積層して、光を遮蔽する ことを特徴とするカラー固体撮像装置の製造方法。