JPH0250441B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、撮像素子の受光面上に色フイルター
を一体的に被着形成するようにしたカラー撮像素
子及びその製法に係わる。

例えばCCD（チヤージ・カツプルド・デバイ
ス）又はBBD（バケツト・ブリゲート・デバイ
ス）等の電荷転送素子を用いて成る固体撮像素子
においては、その撮像素子の受光面上に色フイル
ターを一体的に形成してカラー撮像素子を製作す
ることが試みられている。従来は、撮像素子が形
成されたデバイス上にその電極引出し端子及び切
断部（カツテイングライン）を除く部分全面に一
様の厚さの被染色層、例えばゼラチン層を被着形
成し、このゼラチン層をホトレジスト層で選択的
にマスクして染め分けて撮像素子上に直接色フイ
ルターを作るようにしていたが、この場合ホトレ
ジストによる染色用マスクの位置ずれ等で混色
（にじみ）が生じ色フイルター特性が劣化するこ
と、また受光部の凹所と周辺との段差のために全
面一様な被染色層を被着形成するときに、その段
部において段切れ、或はクラツク等が生じこれが
原因で被染色層に局部的な膨潤、或は剥れが生ず
ること等の欠点があつた。

一方、本発明者に於ては、先に従来のかかる欠
点を改善したカラー撮像素子を提案した。このカ
ラー撮像素子は、第１図Ａ〜Ｅに示すように、絵
素となる複数の受光部１及び転送電極２の設けら
れた転送部３を有した固体撮像素子４の表面に受
光部１の凹所が埋まる如く直接被染色層５を全面
塗布し、（図Ａ）、次に第１色目のフイルター成分
を形成すべき受光部１上の被染色層５のみを硬化
して他部の被染色層５を除去し残つた被染色層５
を染色して第１色目例えば緑のフイルター成分６
Ｇを形成し（図Ｂ）、次に緑のフイルター成分６
Ｇを含む受光面の全面に透明な隔離層７を被着し
て後（図Ｃ）、２色目に対応する受光部１上のみ
に前記と同様の方法で被染色層５を形成し之を染
色して第２色目の例えば赤のフイルター成分６Ｒ
を形成し（図Ｄ）、次に同様の工程を繰り返して
隔離層７を介して第３色目の例えば青のフイルタ
ー成分６Ｂを形成するようにして所謂色フイルタ
ー６を素子４の表面に形成して構成される。

このカラー撮像素子によれば、各フイルター成
分が連続膜でなく互に隔離層７にて隔離されてい
るために、色フイルターとしての混色（にじみ）
の発生がなく、また局部的な膨潤、剥離等も回避
されるものである。しかるに、かかるカラー撮像
素子においても、より厳密には例えば第１図Ａの
被染色層５を塗布したときに、素子表面の凹凸に
よる段差のためにその段部８の層５が薄く形成さ
れ、段切れ、クラツクが発生し、後工程の熱処理
等を経ると受光部のフイルター成分が剥離、脱落
が生じる懼れがある。また、被染色層５がデバイ
ス表面に直接被着されるので、デバイスに対して
悪影響を与える懼れがある。

本発明は、上述の点に鑑み、特に撮像素子表面
の凹凸による色フイルターの段切れ、クラツク発
生、また色フイルターの撮像素子に対する悪影響
を改善し、より優れたカラー撮像素子及びその製
法を提供するものである。

本発明に係るカラー撮像素子は、撮像素子と、
この撮像素子の表面を保護し且つ凹凸を埋める第
１の有機物からなる膜と、この膜上に第２の有機
物の染色層にて形成した複数の色成分からなる色
フイルターとを有して成る。またその製法は、撮
像素子の凹凸をなす表面全面に第１の有機物から
なる膜を平坦となるように被着する工程と、この
第１の有機物からなる膜上に第２の有機物からな
る被染色層を形成して該層を染色する工程と、か
かる第２の有機物からなる被染色層を形成して該
層を染色する工程を繰り返す工程を有して撮像素
子上に複数の色成分からなる色フイルターを形成
するようになす。

斯る本発明によれば、撮像素子の表面にその凹
所を埋める如く第１の有機物からなる膜を形成
し、この膜上に第２の有機物の染色層による色フ
イルターを形成するので、上記第１の有機物から
なる膜によつて撮像素子の凹凸表面が平坦化さ
れ、被染色層の段切れ、クラツクの発生が回避さ
れ、フイルター成分の剥離、脱落をなくすことが
できる。また、第１の有機物からなる膜によつて
デバイス即ち撮像素子表面が保護され、撮像素子
表面に直接被染色層が接触されないので、被染色
層による撮像素子の悪影響を回避することができ
る。従つて高信頼性のある優れたカラー撮像素子
を提供することができる。

以下、第２図を用いて本発明によるカラー撮像
素子の一例をその製法と共に詳述するに、本例で
は固体撮像素子の受光面上に緑、赤及び青の３色
からなる色フイルターを形成した場合である。

本例においては、先ず、第２図Ａに示すように
例えばCCD又はBBD等の電荷転送素子よりなる
固体撮像素子４を設ける。図は特に撮像素子の受
光面を示すもので、通常の如く絵素となる複数の
受光部１と受光部１に隣接して夫々転送電極２を
有し２相又は３相のクロツク電圧によつて電荷を
一方向に転送する転送部３とが設けられて成る。

かかる撮像素子４の受光面上において全面に素
子表面を保護し、且つ受光部１の凹所を埋める透
明の膜１０を例えばスピンコーテイングにより被
着形成する（第２図Ｂ）。この膜１０の特性とし
ては耐薬品性を有すると同時に透明であることが
必要である。一般に青（波長450nm）の感度が悪
いので、この感度を損なわない透明な物質がよ
い。膜１０は例えばポリイミド樹脂系の膜、ある
いはホトレジスト膜等を用いることが出来る。ポ
リイミド樹脂系の場合には青の透過率が90〜95
％、ホトレジストの場合には青の透過率が70％程
度である。膜１０の膜厚は約2μ〜1.5μ程度が好ま
しい。この膜１０によつて、受光部１の凹所と周
辺の凸部との段差が十分緩和される。

このように、全面に膜１０を形成して後、その
複数の受光部１のうちの第１色目のフイルター成
分を形成すべき受光部１に対応する部分の膜１０
上に被染色層、例えば染色用のゼラチン層５を形
成する。このゼラチン層５は、ゼラチンと重クロ
ム酸アンモンを９：１の割合で混合した混合液を
全面塗布して後必要な部分のみを紫外線露光によ
り硬化し他を選択除去して形成することができ
る。そして、このゼラチン層５を１色目の例えば
緑の染色液に浸漬して着色し、緑のフイルター成
分６Ｇを形成する（第２図Ｃ）。なお、被染色層
５としてはゼラチンの他、カゼイン、ポリビニー
ルアルコールPVA等の有機物被染色層を用い得
る。

次に、緑フイルター成分６Ｇとの隔離のために
緑フイルター成分６Ｇを含む受光面全面に例えば
TPR（商品名）等よりなる透明な隔離層７を被着
形成し（第２図Ｄ）、次に、２色目のフイルター
成分を形成すべき受光部１のみに前記と同様の方
法によつて染色用のゼラチン層５を形成し、これ
を２色目の例えば赤の染色液に浸漬して着色し、
赤のフイルター成分６Ｒを形成する（第２図Ｅ）。

次に、再び全面に透明な隔離層７を被着して後
（第２図Ｆ）、以下同様の方法をくり返し即ち３色
目のフイルター成分を形成すべき受光部１上に染
色用ゼラチン層５を形成し、これを３色目の例え
ば青の染色液に浸漬して着色し青のフイルター成
分６Ｂを形成する。尚、図示せざるも、最終的に
は受光部以外の表面には例えばアルミニウム、そ
の他等より成る遮光層を形成するようになす。

斯くして第２図Ｇに示すように受光面上にその
各受光部１に対応して夫々緑、赤及び青のフイル
ター成分６Ｇ，６Ｒ及び６Ｂを配した染色フイル
ター即ち色フイルター６を一体に形成して成るカ
ラー撮像素子が得られる。

上述の実施例によれば、受光面上においてその
受光部１の凹所を埋める如く透明の膜１０を形成
して後、この膜１０上に染色による色フイルター
６が形成されるので、膜１０によつて受光表面の
凹凸による段差が緩和され、被染色層５の段切
れ、クラツクの発生が回避され、フイルター成分
の剥離、脱落がなくなる。しかも、膜１０によつ
てデバイス表面が保護され、デバイスに直接被染
色層５が接触されないので被染色層５によるデバ
イスへの悪影響が回避される。さらに、この実施
例においては第１図の場合と同様に被染色層５が
各色毎に対応する受光部１上にのみ選沢的に形成
されるので、それほどの厳密さを必要とせずに容
易に被染色層５が形成でき、且つ少くとも１色
目、２色目の層５が隔離層７にて被覆されている
ので、層５の局部的な膨潤、或は剥れが生じにく
い。又、被染色層５を選択的に染色するとき先に
染色された層５は隔離層７にて確実に隔離されて
いるので、混色（にじみ）を生じることがなく特
性のよい色フイルターが得られる。

なお、インターライン型CCD固体撮像素子な
どにおいては、受光部を除いて素子表面を遮光す
るためにAl層が形成される。このAl層は通常電
極配線形成と同時に行なわれるために素子表面の
段差はさらに大きくなる場合がある。この様な場
合には色フイルター形成前に素子表面の所要部分
にAlによる遮光層を形成するようになすと良い。
第３図は、この場合の例であり、受光部１及び転
送部３を有した撮像素子４の表面上に先にその受
光部１の凹所を埋める如く全面に亘つてポリイミ
ド樹脂等よりなる透明の膜１０を例えば約2.0μ厚
をもつて被着形成する。次にこの膜１０上にAl
を例えば3000Å厚をもつて全面蒸着し、パターニ
ングして転送部３などの遮光すべき部分上にのみ
Alによる遮光層１１を形成する（同図Ａ）。ここ
でAl層を電極として引き出す場合にはAl蒸着前
に膜１０をパターニングしてその電極を引き出す
部分に窓孔を形成しこの状態でAl蒸着を施すよ
うになす。遮光層１１を形成して後は、第２図Ｃ
以下の工程を繰り返し、隔離層７にて互に隔離さ
れるように所要の受光部１上に夫々緑、赤及び青
のフイルター成分６Ｇ，６Ｒ及び６Ｂを形成して
色フイルター６を素子４の表面に形成するように
なす（同図Ｂ）。このような構成においては遮光
層１１を直接基体上に形成する場合よりも表面の
凹凸が少なくなり色フイルターのパターン精度が
向上する。

尚、上例では緑、赤及び青の３色からなる色フ
イルターを有した場合に適用したが、その他多色
からなる色フイルターを有する場合にも適用でき
ること勿論である。また、上例では各フイルター
成分間に隔離層７を設けた構成に適用したが、第
２図において隔離層を省略した構成においても本
発明は適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｅは従来のカラー撮像素子の例を示
す工程順の断面図、第２図Ａ〜Ｇは本発明による
カラー撮像素子の例を示す工程順の断面図、第３
図Ａ及びＢは本発明によるカラー撮像素子の他の
例を示す工程断面図である。 １は受光部、３は転送部、４は撮像素子、５は
被染色層、６は色フイルター、７は隔離層、１０
は透明の膜である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮像素子と、 該撮像素子の表面を保護し且つ凹凸を埋める第
   １の有機物からなる膜と、 該膜上に、第２の有機物からなる染色層にて形
   成された複数の色成分からなる色フイルターとを
   有して成るカラー撮像素子。 ２ 撮像素子の凹凸をなす表面全面に第１の有機
   物からなる膜を平坦となるように被着する工程、 前記膜上に第２の有機物からなる被染色層を形
   成して該層を染色する工程、 前記第２の有機物からなる被染色層を形成して
   該層を染色する工程を繰り返す工程、 を有して前記撮像素子上に複数の色成分からなる
   色フイルターを形成することを特徴とするカラー
   撮像素子の製法。