JPH0461379A - 撮像素子の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はビデオムービー、電子スチルカメラなどの単板
式固定撮像装置に用いられる撮像素子およびその製造方
法に関する。

〔従来の技術Ｊ ビデオムービー、電子スチルカメラなどの単板式固体撮
像装置は色フイルタアレイを備え、これにより色信号を
得ており、色フイルタアレイのピッチに対応する高周波
数成分が含まれている被写体からは偽色信号が発生する
。また、単板式固体撮像装置は不連続に、かつ規則正し
く配置された画素を有する固体撮像素子を備えており、
画素のピッチに対応する高周波数成分が含まれている被
写体からは偽信号が発生する。そのため、単板式固体撮
像装置の光学系には、偽信号および偽色信号の発生を防
ぐために光学的ローパスフィルタが設置されている。

光学的ローパスフィルタとしては、通常、３枚以上の水
晶板と１枚の赤外線遮断フィルタとが積層されてなるも
のが用いられているが、この積層構造を有する光学的ロ
ーパスフィルタは、量産性に劣り、高価であるという問
題点を有している。

上記の問題点を解決するために、回折格子からなる光学
的ローパスフィルタが開発されている（特公昭４９−２
０１０５号公報、特開昭４８−５３７４１号公報および
特公昭５７−４２８４９号公報参照）。矩形波状の断面
形状を有する回折格子からなる光学的ローパスフィルタ
のＭ　Ｔ　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆ
ｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）特性を第Ｓ図に示す。回折格子
の周期をｄで表し、回折格子の凸部の幅をａで表し、回
折格子と固体撮像素子面またはこの面上に形成された色
フイルタアレイ面（以下、これらを撮像面と総称する）
との距離をｂで表し、入射光の波長をλで表すとき、第
８図のＭＴＦ特性に示される遮断周波数「ａおよびｒｂ
は下記の式で表される。

（１）ａ≦ｄ／２のとき ｆａ＝ａ／ｂλ　　　　　　　　（１）ｆｂ＝　（ｄ　
−ａ　）／　ｂλ　　　　　（２）（ｉｉ　）　　ｄ　
／　２　＜　ａ　＜　ｄのときｆａ＝　（ｄ　−ａ　）
／　ｂλ　　　　　（３）ｒｂ−ａ／ｂ　　λ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（イ）偽信号を発生さ
せる被写体が有する空間周波数は固体撮像素子の画素周
期によって決まり、また偽色信号を発生さける被写体が
存する空間周波数は色フイルタアレイの一組の周期によ
って決まる。

これらの空間周波数が遮断されるように遮断周波数ｒａ
およびｒｂを設定し、その値に応じて式（１）および式
（２）と、または式（３）および式（４）とを用いて上
記のｄＳ　ａおよびｂを求める。このようにして得られ
た回折格子を用いれば、偽信号および偽色信号の発生が
防げる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の回折格子からなる光学的ローパスフィルタが有す
る遮断周波数は上記の式（１）ないし式（４）により明
らかなように回折格子と撮像面との距離すの値によって
変化する。遮断周波数が予め設定された上記の値からず
れた場合には、偽信号および／または偽色信号が発生す
ることがあり、回折格子と撮像面との距ｓｂが正確な値
になるように回折格子と固体撮像素子とを配置する必要
がある。

しかしながら、上記の距離すは小さく、通常５〜５００
ｕｍの範囲にあり、正確な位置に配置することは困難で
ある。

本発明の１つの目的は、回折格子と撮像面との距離が正
確な位置に配置され、偽信号および／または偽色信号を
遮断する回折格子からなる光学的ローパスフィルタを備
えた撮像素子を提供することにある。

本発明の他の１つの目的は、上記の撮像素子を工業的に
有利に製造できる方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記の１つの目的は、回折格子からな
る光学的ローパスフィルタと固体撮像素子とが、感光性
樹脂からなるスペーサを介して一定の間隔を保つように
固定化されてなることを特徴とする撮像素子を提供する
ことにより達成される。

本発明の撮像素子の１例の概略断面図を第１図に示す。

この撮像素子においては、回折格子からなる光学的ロー
パスフィルタｌと、固体Ｍ＆撮像素子とが、感光性樹脂
からなるスペーサ３を介して−定の間隔を保つように固
定化されている。光学的ローパスフィルタ１、固体撮像
素子２およびスペーサ３は光の入射側に開口部を有する
パッケージ４に収納すれ、光学的ローパスフィルタ１が
接着剤５によってパッケージ４に固定化されている。上
記の開口部には保護板６が取り付けられている。

光学的ローパスフィルタ１は１方向または互いに交差す
る２方向の格子を有し、該格子は矩形波状、台形波状、
正弦波状などの断面形状を有する。

固体撮像素子２の画素上にはカラーフィルタが形成され
ていてもよい。スペーサ３の形状の一例を示す概略平面
図を第２ａ図ないし第２Ｃ図に示す。

スペーサ３は第２ａ図に示すライン状、第２ｂ図に示す
口の字状、第２Ｃ図に示すコの字状などの平面形状を有
する。その厚さは、通常、５〜５００μｍの範囲にある
。パッケージ４は透明または不透明のいずれであっても
良く、通常、セラミック、ガラスなどからなるものが用
いられる。保護板６としてはガラス、プラスチックなど
からなる透明板が用いられる。

本発明によれば、上記の他の１つの目的は、下記の（イ
）〜（ネ）の工程からなる撮像素子の製造方法を提供す
ることにより達成される。その概略工程図を第３図に示
す。

（イ）格子７が形成された基板８（第３図（ａ））上に
一定の厚さを有する感光性樹脂層９を形成する工程（第
３図（ｂ））。

（０）スペーサに対応するように感光性樹脂Ｆ！９に光
１０を選択的に照射する工程（第３図（Ｃ））。

（ハ）感光性樹脂層９を現像して感光性樹脂からなるス
ペーサ１１を形成する工程（第３図（ｄ））。

（ニ）基板８を切断して所定の大きさを有する回折格子
からなる光学的ローバスフィルタエ２を調製する工程（
第３図（ｅ））。

（ネ）回折格子からなる光学的ローパスフィルタ１２と
固体撮像素子１３とをスペーサ１１を介して固定化する
工程（第３図（ｒ））。

また本発明によれば、上記の他の１つの目的は、下記の
（へ）〜（ヌ）の工程からなる撮像素子の製造方法を提
供することにより達成される。その概略工程図を第４図
に示す。

（へ）画素１４が形成されに半導体ウェハー１５（第４
図（ａ））上に一定の厚さを存する感光性樹脂層１６を
形成する工程（第４図（ｂ））。

（ト）　　スペーサに対応するように感光性樹脂層に光
１７を選択的に照射する工程（第４図（Ｃ））。

（チ）感光性樹脂層１７を現像して感光性樹脂からなる
スペーサ１８を形成する工程（第４図（ｄ））。

（す）半導体ウェハー１５を切断して所定の大きさを有
する固体撮像素子１９を調製する工程（第４図（ｅ））
。

（ス）回折格子からなる光学的ローパスフィルタ２０と
固体撮像素子１９とをスペーサ１８を介して固定化する
工程（第４図（ｆ））。

上記の格子が形成された基板としては、ガラス、プラス
チックなどからなるものが用いられ、感光性樹脂層は格
子面またはその裏面に形成される。

また画素が形成された半導体ウェハーとしてはシリコン
などからなるものが用いられ、感光性樹脂層は画素が形
成された面に形成される。画素上にはこれに接してカラ
ーフィルタおよび／またはマイクロレンズが積層されて
いてらよい。

上記の感光性樹脂層を形成する方法としては、感光性樹
脂をスピンコード法、ロールコート法、ディッピング法
、スプレー法などにより基板または半導体ウェハー上に
塗布する方法、ポリオレフィンフィルムなどの保護フィ
ルムと感光性樹脂とポリエステルフィルムなどのベース
フィルムとが積層されてなるドライフィルムレノストを
熱圧着する方法が挙げられる。ドライフィルムレジスト
を用いる方法が、数１０ミクロン以上の厚さを有するス
ペーサを均一な厚さで形成することができる点で好まし
い。

ドライフィルムレジストとしては、デュポン社製リスト
ンドライフィルムレジスト、富士写真フィルム（株）製
パンクストライフィルムフォトレジスト、東京応化（株
）製オーディル感光性ドライフィルムレノストなどのプ
リント幕板の回路パターン用、デュポン社製バクレルソ
ルダーマスク、日立化成（株）製フオテツクＳＲ永久マ
スク、三菱しイヨン（株）製、ダイヤロンＳＲＡソルダ
ーマスクなどのソルダーマスク用などが用いられる。感
光性樹脂層が形成される基板に樹脂が用いられる場合ま
たは半導体ウェハーに樹脂からなるカラーフィルターな
どが積層されている場合には、これらの樹脂を侵さない
ようにアルカリ現像液で現像することが可能な東京応化
（株）製オーディルＡシリーズ、デュポン社製バクレル
８０００シリーズ、日立化成（株）製フオテツクＳ　Ｒ
−２３００Ｇなどを用いることが好ましい。

上記の感光性樹脂層に光を選択的に照射する方法として
は、通常、フォトマスクを通して紫外線を照射する方法
が採用される。照射時のに光エネルギーは感光性樹脂の
特性に応じて適宜設定される。

光照射後の感光性樹脂層を現像するに際して、現像液と
してはアルカリ溶液、有機溶媒などが用いられる。感光
性樹脂層が半導体ウェハーに形成されている場合には、
現像液として、メタルフリーのアルカリ溶液を用いるの
が好ましい。撮像素子における光の入射面に感光性樹脂
が残留する場合、該感光性樹脂が画像を乱す原因となる
ことから、上記の基板または半導体ウェハーを撮像後に
界面活性剤で脱脂することが好ましい。

また、光照射後の感光性樹脂層を現像して形成されたス
ペーサに紫外線を照射するか、またはスペーサが形成さ
れた基板もしくは半導体ウェハーを熱処理することによ
って、スペーサが有する硬度を高めることができ、また
スペーサと基板または半導体ウェハーとの密着性を高め
ることができる。

上記の基板または半導体ウェハーはグイシングツ−レー
ザー切断機などを用いて切断される。

光学的ローパスフィルタと固体撮像素子とをスペーサを
介して固定化する際には、通常、エポキシ系、アクリル
系、ウレタン系などの接着剤が用いられる。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 回折格子が形成された５インチ径を有する基板上に、日
立化成（株）製のドライフィルムレジストＳ　Ｒ−２３
００Ｇ　−９０を加熱ロール（温度＝１００℃）を用い
て圧着した。スペーサに対応するパターンを有するフォ
トマスクを使用し、上記のドライフィルムレジストに露
光エネルギーが２５０ｇ＋Ｊ／ｃｍ″になるように紫外
線を照射した。使用したフォトマスクの部分概略平面図
を第５図に示す。第５図に斜線で示す部分が遮光部であ
り、その他の部分が透光部であって、透光部がスペーサ
に対応する。

紫外線を照射された基板をＮａ＊ＣＯｓを１％含む現像
液に１２０秒間浸漬してドライフィルムレジストを現像
することによって基板上に感光性樹脂からなるスペーサ
を形成した。得られたスペーサの厚さは基板全面にわた
り９０上３μｍの範囲にあった。スペーサが形成された
基板をグイシングツ−を用いて切断し、縦６ｍｍＸ横８
１の大きさを有する約２００個の光学的ローパスフィル
タを得た。表面にカラーフィルムが形成された固体撮像
素子とスペーサとをエポキシ系接着剤を用いて接着した
。光学的ローパスフィルタ、スペーサおよび固体撮像素
子の積層構造を示す概略断面図を第６図に示す。第６図
に示すように、カラーフィルタ２１が形成された固体撮
像素子２２と、光学的ローパスフィルタ２３とをスペー
サ２４を介して接着する際に、スペーサ２４はカラーフ
ィルタ２１上で、かつ固体撮像素子２２の画素２５を遮
断しない位置に取り付けられる。上記の光学的ローパス
フィルタ、スペーサおよび固体撮像素子を光の入射側に
開口部を有するパッケージに収納して固定し、該開口部
に保護ガラスを取り付けて撮像素子を得た。

得られた撮像素子をカラービデオカメラに組み込んで画
像を評価したところ、偽信号および偽色信号は生じなか
った。

実施例２ 画素が形成されたシリコンウェハー上にカラーフィルタ
を形成した。このカラーフィルタ上に、日立化成（株）
製のドライフィルムレジスト５Ｒ＝２３００Ｇ　−９０
を加熱ロール（温度：　１００℃）を用いて圧着した。

実施例１におけると同じフォトマスりを使用し、上記の
ドライフィルムレジストに露光エネルギーが２５０ｓＪ
／ｃｍ’になるように紫外線を照射した。ついで、ドラ
イフィルムが圧着されたシリコンウェハーをシブレイ社
製現像液マイクロポジットＭ　Ｐ　−３１９に１２０秒
間浸漬してドライフィルムレジストを現像することによ
ってシリコンウェハー上に感光性樹脂からなるスペーサ
を形成した。得られたスペーサの厚さはシリコンウェハ
ー全面にわたり９０±３μ−の範囲にあった。スペーサ
が形成されたシリコンウェハーの部分概略斜視図を第７
図に示す。第７図に示すように、スペーサ２６は、シリ
コンウェハー２７上に形成されたカラーフィルタ２８の
上で、かつ画素２９を遮断しない位置に取り付けられる
。上記のスペーサが形成されたシリコンウェハーをグイ
シングツ−を用いて切断して固体撮像素子を得た。その
１個を光の入射側に開口部を有するパッケージに収納し
て固定した。

ついで、縦６−−×横８■の大きさを有する回折格子か
らなる光学的ローパスフィルタとスペーサとをエポキシ
系接着剤を用いて接着し、上記の開口部に保護ガラスを
接着して撮像素子を得た。ここで、光学的ローパスフィ
ルタをスペーサに接着する際には、実施例１でスペーサ
を固体撮像素子に接着する際におけるほどの精度の高い
位置合わせは不要である。

得られた撮像素子をカラービデオカメラに組み込んで画
像を評価したところ、偽信号および偽色信号は生じなか
った。

［発明の効果］ 本発明によれば、回折格子と撮像面との距離が正確な位
置に配置され、偽信号および／または偽色信号を遮断す
る回折格子からなる光学的ローパスフィルタを備えた撮
像素子が提供される。また、本発明によれば、上記の撮
像素子を工業的に有利に製造できる方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撮像素子の１例の概略断面図、第２ａ
図ないし第２Ｃ図はスペーサの形状の一例を示す概略平
面図、第３図および第４図は本発明の撮像素子の製造方
法を示す概略工程図、第５図はフォトマスクの部分概略
平面図、第６図は光学的ローパスフィルタ、スペーサお
よび固体撮像素子の積層構造を示す概略断面図、第７図
はスペーサが形成されたシリコンウェハーの部分概略斜
視図、第８図は矩形波状の断面形状を有する回折格子か
らなる光学的ローパスフィルタのＭＴＦ特性図である。 １、１２．２０．２３　　　・・・光学的ローパスフィ
ルタ、２、１３．１９．２２　　　・・・固体撮像素子
３、１１．１８．２４．２６・・・スペーサ、７　　　
　　　　　　・・・格　　子、８　　　　　　　　・・
・基　　板、 ９．１６　　　　　　　・・・感光性樹脂層、１０、１
７　　　　　・・・光 １４、２５．２９　　　　　・・・画　　素、１５　　
　　　　　　　・・・半導体ウェハー特許出願人　株式
会社　り　ラ　し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回折格子からなる光学的ローパスフィルタと固体撮
   像素子とが、感光性樹脂からなるスペーサを介して一定
   の間隔を保つように固定化されてなることを特徴とする
   撮像素子。 ２、（イ）格子が形成された基板上に一定の厚さを有す
   る感光性樹脂層を形成する工程、 （ロ）スペーサに対応するように感光性樹脂層に光を選
   択的に照射する工程、 （ハ）感光性樹脂層を現像して感光性樹脂からなるスペ
   ーサを形成する工程、 （ニ）基板を切断して所定の大きさを有する回折格子か
   らなる光学的ローパスフィルタを調製する工程、および （ホ）回折格子からなる光学的ローパスフィルタと固体
   撮像素子とを上記のスペーサを介して固定化する工程 からなることを特徴とする撮像素子の製造方法。 ３、（イ）画素が形成された半導体ウェハー上に一定の
   厚さを有する感光性樹脂層を形成する工程、 （ロ）スペーサに対応するように感光性樹脂層に光を選
   択的に照射する工程、 （ハ）感光性樹脂層を現像して感光性樹脂からなるスペ
   ーサを形成する工程、 （ニ）半導体ウェハーを切断して所定の大きさを有する
   固体撮像素子を調製する工程、および （ホ）回折格子からなる光学的ローパスフィルタと固体
   撮像素子とを上記のスペーサを介して固定化する工程 からなることを特徴とする撮像素子の製造方法。